體驗(yàn)Windows環(huán)境下容器技術(shù)的魅力

徐峰 呂鶴青

摘要：該文通過(guò)在windows環(huán)境下搭建Docker環(huán)境，并設(shè)計(jì)了直觀的實(shí)驗(yàn)，體會(huì)容器技術(shù)的神奇功能，是容器技術(shù)入門的一種新嘗試。

關(guān)鍵詞：容器;docker;nginx

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）29-0238-02

新一代信息技術(shù)，特別是物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能是當(dāng)前最具活力的新興產(chǎn)業(yè)，其中物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)物互聯(lián)的物理基礎(chǔ)，提供了海量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，云計(jì)算虛擬化各種資源，為大數(shù)據(jù)的處理和基于大數(shù)據(jù)的人工智能提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等各種資源，隨著數(shù)據(jù)量和訪問(wèn)需求的不斷爆發(fā)式增長(zhǎng)，需求與技術(shù)在互相成就的同時(shí)都在飛速發(fā)展變化。

作為基礎(chǔ)支撐的云計(jì)算近年來(lái)各種新技術(shù)層出不窮，其中最耀眼的明星當(dāng)屬容器技術(shù)，2013年推出的Docker及2014年google推出的Kubernetes讓容器技術(shù)得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可，天貓雙十一的天量交易后臺(tái)就是容器技術(shù)在支撐，目前容器技術(shù)已經(jīng)成為云計(jì)算領(lǐng)域最炙手可熱的技術(shù)熱點(diǎn)。

系統(tǒng)掌握容器技術(shù)不是一件容易的事情，需要深入學(xué)習(xí)Knux、有服務(wù)器搭建經(jīng)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)基礎(chǔ)、需要學(xué)習(xí)python、Golang語(yǔ)言，需要有寫(xiě)腳本的功底和用命令行解決大多數(shù)問(wèn)題的習(xí)慣等等，僅linux的CLI界面就擋住了大多數(shù)人的熱情，因?yàn)镈ocker是基于Linux內(nèi)置的Namespace和CGroup等系統(tǒng)內(nèi)隔離機(jī)制而抽象出來(lái)的一種輕虛擬化技術(shù)，所以一直以來(lái)網(wǎng)絡(luò)上的教程都是基于linux的，無(wú)形中抬高了容器技術(shù)的門檻，搭建一個(gè)可看到效果的環(huán)境對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)都是很困難的，筆者從事高職計(jì)算機(jī)教學(xué)，在計(jì)算機(jī)類非云計(jì)算專業(yè)學(xué)生教學(xué)過(guò)程中，按照常規(guī)方法，真正能夠自己搭建出容器環(huán)境的同學(xué)寥寥無(wú)幾。2016年8月，微軟在winlO的年度更新中正式推出了dockerforwindows，讓不習(xí)慣linux環(huán)境的人有了更多的選擇，但相關(guān)教程極為匱乏，為給初學(xué)者設(shè)計(jì)一個(gè)能夠直觀感受到容器技術(shù)魅力的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，激發(fā)學(xué)習(xí)容器技術(shù)的興趣，本文在windows環(huán)境下快速搭建docker環(huán)境，通過(guò)簡(jiǎn)單幾步實(shí)現(xiàn)容器技術(shù)，并通過(guò)幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)，體會(huì)容器技術(shù)的強(qiáng)大魅力，打開(kāi)容器技術(shù)的大門。

1容器能做什么

相比于物理機(jī)，虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)了在1臺(tái)主機(jī)上可以同時(shí)跑多個(gè)操作系統(tǒng)，如在一臺(tái)內(nèi)存8G的Windows上安裝vmware，在vmware里可以創(chuàng)建3臺(tái)內(nèi)存為2G的linux虛擬機(jī)，但再多創(chuàng)建就比較困難了，而且每個(gè)虛擬機(jī)都是一個(gè)完整的操作系統(tǒng)，占用空間很大，因?yàn)槊總€(gè)虛擬機(jī)內(nèi)的操作系統(tǒng)都是互相獨(dú)立的，容器技術(shù)正是為了解決這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)的，他能夠極其輕量的打包必要的Bin/Lib，可以根據(jù)鏡像秒級(jí)部署出類似真正操作系統(tǒng)的容器、易于移植和能夠彈性伸縮，最主要的是容器共用底層操作系統(tǒng)資源，可以輕松在8G內(nèi)存的主機(jī)上部署出上百個(gè)容器，在持續(xù)集成和微服務(wù)等領(lǐng)域具有極強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

2安裝Docker for windows

用戶計(jì)算機(jī)要已經(jīng)開(kāi)啟了BIOS設(shè)置中的硬件虛擬化支持，使用的操作系統(tǒng)選用WINDOWSl0的64位版，驗(yàn)證系統(tǒng)的.netframework版本為V4.0.30319，查看位置為C：＼Windows＼Mi-crosoft.NEqXFramework64，在控制面板中打開(kāi)“啟用或關(guān)閉win-dows功能”，確認(rèn)Hyper-V功能已經(jīng)啟用，在https：//hub.docker.con上注冊(cè)一個(gè)用戶，搜索docker desktop forwindows，大小約835M，下載到本地安裝即可，安裝過(guò)程需要重新啟動(dòng)，完成后在右下角會(huì)有docker圖標(biāo)出現(xiàn)，鼠標(biāo)移動(dòng)到圖標(biāo)會(huì)顯示DockerDesktop is tuning就表示正常啟動(dòng)，然后在命令行下輸入dockerversion可看到docker版本號(hào)，表示安裝完成。

3從Docker Hub上下載鏡像

DockerHub是一個(gè)由Docker公司運(yùn)行和管理的基于云的存儲(chǔ)庫(kù)。它是一個(gè)在線存儲(chǔ)庫(kù)，Docker鏡像可以由其他用戶發(fā)布和使用，截至本文寫(xiě)作時(shí)docker hub上有2，566，623個(gè)公開(kāi)的鏡像，其中很多都是非常高質(zhì)量的鏡像，這樣我們就可以站在巨人的肩膀上直接使用這些優(yōu)質(zhì)鏡像，從Docker Hub上下載鏡像到本地也很簡(jiǎn)單，例如Nginx是一個(gè)高性能的HTTP和反向代理web服務(wù)器，我想下載一個(gè)包含nginx網(wǎng)站功能的鏡像，在windows命令行模式下輸入：docker pull nginx即可把DockerHub上的該鏡像下載到本地，下載完成后輸人docker images即可看到已經(jīng)下載下來(lái)的該鏡像，其中有一個(gè)tag字段顯示latest，其作用是指本鏡像是最新的版本，也可以下載指定版本如v1、v2.7等，在下載時(shí)的格式為docker pullnginx：v1，不指定或默認(rèn)時(shí)就是latest。

4生成一個(gè)容器

已經(jīng)有了這個(gè)鏡像，下面我如果想運(yùn)行這個(gè)鏡像，也就是要生成一個(gè)容器，此過(guò)程類似于面向?qū)ο缶幊讨蓄惡蛯?duì)象的關(guān)系，類就是這個(gè)鏡像，對(duì)象或者實(shí)例就是容器，生成容器的過(guò)程就是實(shí)例化的過(guò)程，生成的容器就類似于一個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)，可以正常提供服務(wù)，生成容器的命令為：docker rtln_namewebserv-d-p 80：80ngnix，docker FllB表示運(yùn)行一個(gè)容器，一namewebserv是給這個(gè)容器起一個(gè)名字，-d表示后臺(tái)運(yùn)行，-p80：80表示把本機(jī)的80端口與容器里面操作系統(tǒng)的80端口進(jìn)行映射，這樣訪問(wèn)本機(jī)的80端口就相當(dāng)于訪問(wèn)容器里面操作系統(tǒng)的80端口，最后面的nginx就是剛才我們下載到本地的nginx鏡像名字，正常后面還要加“：版本號(hào)”，默認(rèn)是latest，這里取默認(rèn)的，后續(xù)如果運(yùn)行的是其他版本的鏡像，生成容器時(shí)需要加上“：版本號(hào)”進(jìn)行區(qū)分。這樣我們就生成了一個(gè)容器，打開(kāi)瀏覽器，在地址欄輸入127.0.0.1就可以看到nginx的頁(yè)面。

5生成100個(gè)容器

前面已經(jīng)生成了一個(gè)容器，但到此為止我們沒(méi)有看到容器的優(yōu)勢(shì)，下面我們就驗(yàn)證一下使用容器的魅力，首先打開(kāi)按Ctrl+Ah+Del打開(kāi)任務(wù)管理器，切換到性能，查看當(dāng)前系統(tǒng)CPU和內(nèi)存的占用情況。

在命令行模式下輸入：for/1%x in（1，1，99）d0docker run-name web%x-d-p 80%x：80nginx，其中for/I構(gòu)建了一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，%xin（1，1，99）是控制循環(huán)從l開(kāi)始，每次增加l，直到99，其中%x為循環(huán)中1-99當(dāng)前的值，d0docker run-nameweb%x-d-p 80%x：80nginx為前面生成容器的命令，為了給這100個(gè)容器分別起不同的名字，100個(gè)容器的網(wǎng)站分配本機(jī)不同的端口號(hào)，所以用web%x和80%x：80來(lái)自動(dòng)命名，這樣我們就生成了100個(gè)容器（本循環(huán)生成99個(gè)，加上前面那個(gè)共100個(gè)），這100個(gè)容器相當(dāng)于生成了100個(gè)安裝有l(wèi)inux操作系統(tǒng)和nginx網(wǎng)站的100臺(tái)虛擬機(jī)在同時(shí)運(yùn)行，在命令行模式下輸入dockerps可以看到生成的這100個(gè)容器的具體狀態(tài)。如果要驗(yàn)證nginx服務(wù)器的效果，打開(kāi)瀏覽器輸入127.0.0.1：80（1-99），可以看到都能打開(kāi)對(duì)應(yīng)網(wǎng)站頁(yè)面，說(shuō)明我們生成的容器都可以正常運(yùn)行，此時(shí)查看任務(wù)管理器，可以看到CPU和內(nèi)存基本沒(méi)有變化，我們測(cè)試100個(gè)容器遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)的極限能力，這在傳統(tǒng)的單機(jī)或虛擬機(jī)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同等功能是不可想象的，這就是容器技術(shù)的魅力。

6批量刪除容器

強(qiáng)制刪除一個(gè)正在運(yùn)行的容器的命令是docker rm_f容器ID，如刪除ID為51f9f4a63f2c容器的命令是：docker rm-f51f9f4a63f2c，但當(dāng)前有100個(gè)容器，如果一個(gè)個(gè)刪除效率很低，在linux下可以很容易通過(guò)docker rm-f$（dockerps-aq）實(shí)現(xiàn)，docker ps-aq命令可以取出所有容器的id號(hào)，但windows命令行模式下不支持這種語(yǔ)法，此時(shí)我們可以用windows自帶的Windows PowerShell來(lái)實(shí)現(xiàn)類似于Linux腳本功能的命令，在Windows PowerShell提示符下輸入docker rm-f（doeker ps—aq），即可批量刪除當(dāng)前運(yùn)行的所有容器。通過(guò)輸入docker ps可驗(yàn)證所有容器均已刪除。

7利用dockerfide生成新鏡像

在容器的世界里，新建一個(gè)鏡像并不需要一切從零開(kāi)始，完全可以在一個(gè)成熟的基礎(chǔ)鏡像上，通過(guò)疊加一點(diǎn)點(diǎn)自己的內(nèi)容來(lái)生成一個(gè)屬于自己的新鏡像，這個(gè)功能在持續(xù)集成領(lǐng)域具有非常重要的作用，也就是容器通過(guò)分層的思想，把原本復(fù)雜冗長(zhǎng)的基礎(chǔ)環(huán)境搭建，變得簡(jiǎn)潔高效。

生成一個(gè)新鏡像可以用docker commit命令直接生成，但大多是用dockeffile的方法，dockerfile是一個(gè)文件，簡(jiǎn)單說(shuō)就是類似于一個(gè)批處理文件，一般規(guī)定基礎(chǔ)鏡像是什么，然后在鏡像中需要增加什么內(nèi)容，比如我希望在nginx基礎(chǔ)鏡像下，把網(wǎng)站首頁(yè)改為"This is my new site！”這幾個(gè)字，就可以首先創(chuàng)建一個(gè)新目錄如mvsit，進(jìn)入這個(gè)目錄后創(chuàng)建一個(gè)文件名為dockerfile的文件，內(nèi)容為：

FROM nginx

RUN echo"This is my new site！>/usr/share/nginx/html/in-dex.html

其中FROM nginx為指定基礎(chǔ)鏡像為nginx，/usr/share/nginx/html/index.html為nginx容器中網(wǎng)站的首頁(yè)文件，所以第一條命令是指定基礎(chǔ)鏡像，第二條命令是更改鏡像中什么內(nèi)容，當(dāng)然還可以增加更多的更改內(nèi)容，完成后使用dockerbuild-t nginx：v1.即可新建一個(gè)鏡像f注意命令最后有一個(gè)點(diǎn)，代表當(dāng)前目錄，不能缺），nginx：v1中的v1是指新生成的版本號(hào)，使用docker images即可查看到存儲(chǔ)庫(kù)中增加了一個(gè)新鏡像nginx，TAG為v1，這就是我們通過(guò)dockefffle自己新建的鏡像，下面就可以用新建的鏡像利用前面實(shí)驗(yàn)的方法生成新容器了，生成容器的命令是docker run-na/Be webservl-d-p 8080：80nginx：v1，相信理解了前面的方法也能夠理解本命令的語(yǔ)法格式了。

以上我們從熟悉的windows環(huán)境完成了容器環(huán)境搭建，下載鏡像并運(yùn)行和刪除容器、自己新建鏡像等常規(guī)操作，盡管實(shí)現(xiàn)了基本功能，但我們也看到容器技術(shù)的深入學(xué)習(xí)必須要有l(wèi)inux基礎(chǔ)做支撐，腳本語(yǔ)言的能力、服務(wù)器搭建的基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)甚至是外語(yǔ)的基礎(chǔ)都是不可或缺的，docker是很新的技術(shù)，很多幫助文件和資料需要閱讀英文原版的，在經(jīng)歷一段痛苦的摸索過(guò)程后才能領(lǐng)會(huì)容器技術(shù)的更多魅力。