第二章 Docker引擎

1. Docker引擎发展历程

1.1 首发版本架构

Docker在首次发布时，其引擎由两个核心组件构成：LXC（Linux Container）与DockerDaemon。

不过，该架构依赖于LXC，使得Docker存在严重的问题：

依赖于外部工具，对Docker来说，存在着巨大的生存风险
LXC使得Docker无法实现跨平台

Docker Daemon的“大而全”也带来了严重的问题：

版本更新与功能扩展较难
运行较慢，带来性能问题
Docker Daemon运行出现问题，会直接影响容器的运行
不符合软件哲学

1.2 Docker0.9版本架构

从Docker0.8版本开始，Docker使用自研的Libcontainer工具替换了LXC

1.3 Docker1.1版本架构

2017年7月OCI基金会发布了两个规范（镜像规范与容器运行时规范）的OCI1.0版本。2016年底发布的Docker1.1版本基本遵循了OCI1.0版本。从Docker1.1版本开始，Docker Daemon中不再包含任何容器运行时代码，而是将容器运行时单独剥离了出来，形成了Runc项目。

2. Docker引擎架构

Docker引擎是用来运行和管理容器的核心软件，其现代架构由四部分主要组件构成：Docker Client，Dockerd、Containerd与Runc。

docker引擎架构

2.1 Docker Client

Docker客户端，Docker引擎提供的CLI工具，用于用户向Docker提交命令请求。

2.2 Dockerd

Dockerd，即Docker Daemon。在现代Dockerd中的主要包含的功能有镜像构建、镜像管理、REST API、核心网络及编排等。其通过gRPC与Containerd进行通信。

2.3 Containerd

Containerd，即Container Daemon，该项目的主要功能是管理容器的生命周期。不过，其本身并不会去创建容器，而是调用Runc来完成容器的创建。Docker公司后来将Containerd项目捐献给了CNCF（云原生基金会）。

2.4 Runc

Runc(Run Container)，是OCI（开放容器倡议基金会）容器运行时规范的实现，Runc项目的目标之一就是与OCI规范保持一致。所以，Runc所在层也称为OCI层。这使得Docker Daemon中不用再包含任何容器运行时的代码了，简化了Docker Daemon。Runc只有一个作用—创建容器，其本质是一个独立的容器运行时CLI工具。其在fork出一个容器子进程后会启动该容器进程。在容器进程启动完毕后，Runc会自动退出。

2.5 Shim

Shim（垫片）是实现“Daemonless Container（无DockerDaemon与Container Daemon容器）”不可或缺的工具，使容器与Docker Daemon解耦，使得Docker Daemon的维护与升级不会影响到运行中的容器。

每次创建容器时，Containerd同时会fork出Runc进程与Shim进程。当Runc自动退出之前，会先将新容器进程的父进程指定为相应的Shim进程。

除了作为容器的父进程外，Shim进程还具有两个重要功能：

保持所有STDIN与STDOUT流的开启状态，从而使得当Docker Daemon重启时，容器不会因为Pipe的关闭而终止。
将容器的退出状态反馈给Docker Daemon。

3. Docker引擎分类

在安装Docker之前需要先了解Docker官方对其版本的分类。Docker的版本分为大版本与小版本。

3.1 大版本

Docker从大版本来说，分为三类：Moby、社区版Docker-CE（Community Edition）和企业版Docker-EE（Enterprise Edition）。

3.2 小版本

从v1.13.1之后，Docker的发布计划发生了变更，每个大版本下都出现了两个小版本Edge月版与Stable季版。不过，现在的官网中一般只能看到Stable版本。

4. Docker引擎的安装

Docker可以安装在Windows、Linux、Mac等系统中，但生产环境下，服务器使用Linux中的CentOS居多，所以下面就以Docker在CentOS7中的安装为例来学习Docker的安装。官网https://docs.docker.com/engine/install/centos/中可以看到具体安装方式与安装步骤。

4.1 系统要求

我们这里要安装的是Docker CE版，且要安装到CentOS之中。不过，对于安装Docker的系统环境还是有要求的。

系统要求

4.2 克隆并配置主机

#前提都要在root用户下操作
#修改主机名：
vim /etc/hostname
#修改网络配置：
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

4.3 安装需要的包

yum-utils中提供了yum-config-manager工具，该工具是下面要使用的命令，用于完成配置管理。

yum install -y yum-utils

安装成功后可以看到以下提示。

4.4 添加docker下载仓库

这里要添加后面安装docker-ce的下载仓库。官网给出的是一个国外地址仓库，不过我们国内一般使用国内仓库地址。

4.4.1 国外地址安装

官网给出的是国外仓库地址，我们这里不使用。

sudo yum install -y yum-utils
sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

4.4.2 内地址安装

从国外服务器上下载Docker安装包非常慢，可以从国内服务器上下载。在百度搜索“docker的阿里云镜像地址”，找到如下地址，然后将原来命令中的国外地址替换为这个阿里云地址即可。http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

4.5 安装docker

安装最新版的docker-ce。当然，官方给出的如下命令中没有添加-y，我们可以添加上，否则后面安装过程中会有两次询问。

yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

若要安装指定版本的，则官网给出了安装步骤。

sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin
sudo systemctl start docker
sudo docker run hello-world

5. Docker的系统命令

Docker是以服务的形式运行在系统中，所以使用systemctl来对其进行各种操作。

5.1 Docker启动停止

#启动docker服务
systemctl start docker
#查看docker的状态
systemctl status docker
#停止docker服务
systemctl stop docker

运行状态

看见active(running)表示docker服务正在运行中

5.2 Docker版本

#查看Docker版本
docker version

5.3 Docker重启

#docker重启
systemctl restart docker

5.4 开机自启动Docker

通过systemctl start docker命令仅可以开启Docker服务，但每次开机后，都需要开启。

可以通过systemctl enable docker命令将Docker服务设置为开机自启动服务，即开机后Docker服务无需再开启，其本身就是开启状态。

#开机自启动Docker
systemctl enable docker

此时再查看Docker的状态，可以看到原来的disabled变为了enabled，说明当前Docker服务已经变为了开机自启动了。

5.5 关闭开机自启动

#关闭开机自启动
systemctl disable docker

6. 配置国内加速器

国内镜像中心常用的为阿里云与网易云。在本地Docker中指定要使用的国内加速器地址后，就可以直接从国内镜像中心下载镜像了。

[!caution]

在2024年6月份，由于Docker被污染，导致国内无法使用Docker，很多镜像加速都用不了了，目前推荐用这几个：

sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
    "registry-mirrors": [
        "https://docker.m.daocloud.io",
        "https://dockerproxy.com",
        "https://docker.nju.edu.cn",
        "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"
    ]
}
EOF

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

6.1 配置阿里云加速器

若要配置阿里云加速器，必须首先要有阿里云的账号。登录阿里云后，打开阿里云的容器镜像服务页面https://cr.console.aliyun.com。

然后找到如下页面，执行相应的命令。

下面就需要按照给出的步骤来完成镜像加速器的配置了。

#创建docker目录
mkdir -p /etc/docker
#修改daemon.json文件
#在文件末尾添加指定的内容。注意，该json数据中的URL地址是与用户登录账号绑定的，不同的用户所生成的地址是不同的。
#安装上图的文档添加即可

#重新加载服务配置文件
systemctl daemon-reload
#重启docker引擎
systemctl restart docker

6.2 配置网易云加速器

配置网易云加速器，无需注册网易云用户。只需将前面的daemon.json文件中的那个URL替换为如下URL即可。

当然，替换过后，仍需重新加载服务配置文件，重启docker引擎。

7. Docker引擎的卸载

对Docker的卸载分为三大步：

yum移除：通过yum remove移除docker安装的四个组件。

yum remove docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin docker-ce-rootless-extras

rm两个目录：通过rm –rf删除/var/lib下的docker与containerd两个目录。这两个目录中存放着镜像、容器、数据卷，它们在前面删除时不能被自动删除，需要手动删除。
```
rm -rf /var/lib/docker
rm -rf /var/lib/containerd
```
删除其它配置文件：还有一些自己编辑、定义的配置文件，需要自己手工删除。

念心卓

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