作为软件开发者，平常最痛恨的应该就是环境配置问题了吧。比如说，我要在一台新电脑(新环境)上安装tomcat跑一个javaweb应用，因为tomcat是java代码编写的，所以首先我要安装一个java运行时环境(JRE)，配置JAVA_HOME，然后才能安装tomcat开始跑javaweb。还有，如果我要学习一门新的语言go、或新的中间件RabbitMQ、可能花费在安装这些环境的时间就让你想放弃了。
而作为运维人员，平时肯定也为部署新环境折腾得焦头烂额，一下子要为好几台新机器配置运行环境，每台机器上执行相同操作，十分机械化。
知道了平时开发中的痛点，那是否有一种工具，能让我快速安装tomcat而不用去理会环境问题。能让我把go、RabbitMQ整个环境下载下来，不需任何配置，我就能在这个环境中直接运行go代码。能让我配置了一台机器后，原样复制一份，发到其他机器直接运行，不用再做配置就可以得到相同的环境？是有这种工具的，它就是虚拟化容器技术，而docker，就是这门技术中的佼佼者。

1. 什么是docker

docker是一门虚拟化容器技术，其设计理念是"build once, run anywhere"(一次构建，到处运行)，听起来，是不是跟java的"wirte once, run anywhere"(一次编写，到处运行)很像？那么，什么是虚拟化容器技术呢？docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器，程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker，就不用担心环境问题。正如开篇第一张图docker的标志一样，docker就是这条鲸鱼，其上驮着的集装箱，就是一个个互相隔离的容器，你可以随时往上添加集装箱，不会影响到原有集装箱里的内容。

2. docker和虚拟机的区别

docker 和传统虚拟化方式的不同之处，传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，共享宿主机的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。

3. 安装docker

docker可以在各个操作系统上安装，过程很简单，安装教程请看这里：https://www.runoob.com/docker/windows-docker-install.html。 docker在windows上安装是一件麻烦事，但不想在vm虚拟机中的linux上安装因为懒得开，所以还是在windows上安装了，windows上有两种安装方法：

docker toolbox：这个安装包适用于所有windows版本(windows xp的当我没说)，包括win7, win8, win10家庭版。我就是安装的这个版本
docker for windows：这个版本适合win10专业版，因为win10专业版带有Hyper-v虚拟化功能，安装前需要开启该功能，具体看上面的安装链接。

3.1. 安装docker toolbox遇到的问题

这是安装docker toolbox遇到的卡在下载boot2docker.iso的问题，安装docker其他版本的这节可以忽略不看。 docker toolbox安装完成后，会有如下三个图标，

启动docker需要点击Docker Quickstart，其会查找指定目录下的boot2docker.iso(一个轻量级的linux虚拟机)文件，并根据该文件创建一个名为default的linux虚拟机，初次点击时找不到该文件，会从github下载，但docker下载速度相当慢，等了个把小时都无法完成。提示如下：

Running pre-create checks...
(default) No default Boot2Docker ISO found locally, downloading the latest release...
(default) Latest release for github.com/boot2docker/boot2docker is v1.12.1
(default) Downloading C:\Users\huang\machine\cache\boot2docker.iso from https://github.com/boot2docker/boot2docker/releases/download/v1.12.1/boot2docker.iso...

解决方案是：使用浏览器（或者迅雷）到boot2docker的主页下载最新版boot2docker.iso，地址：(https://github.com/boot2docker/boot2docker/releases)，如下图：

下载完成后断开网络，将下载好的boot2docker.iso放到提示的位置，我这里是：C:\Users\huang\machine\cache\目录。记住要断开网络，重新点击Docker Quickstart图标启动docker即可，启动完成即可连接网络，开始学习docker了。

3.2. boot2docker

对boot2docker感兴趣的可以看看其github的介绍，boot2docker是一个轻量级的、用于运行docker容器的linux系统，完全在内存中运行，大小只有45m左右，启动迅速。所以在windows中运行docker，其原理是使用启动了一个linux虚拟机，该虚拟机中安装了docker，点击Docker Quickstart后，我们可以看到控制台的输出，该虚拟主机名为default，默认的ip是192.168.99.100。再从github中的介绍可以看到，该虚拟机有docker用户，密码为tcuser。因此，我们可以从secureCRT或者git bash中使用ssh登录到该机器，在上面使用docker命令。当然你可以在default虚拟机中安装vim等工具，但是由于其是内存操作系统，重启后这些新安装的工具都会消失。

远程登录命令：

ssh docker@192.168.99.100
# 密码
tcuser

3.3. docker阿里云镜像加速

这一节可以暂时不看，等你觉得docker下载太慢时，可以看我的另一篇文章，配置镜像加速，地址为：https://www.jianshu.com/p/aff1a4a471de

4. docker架构

这里我想先从docker的架构图和几个重要的概念说起，最后再说具体的命令，这样方便大家知道每一条命令的意思和执行过程。看完这篇文章后，推荐一个docker教程，不长，链接在文章最下方的参考资料。

如上图，docker采用的是C/S架构。客户端向服务器发送请求，服务器负责构建、运行和分发容器。客户端和服务器可以运行在同一个Host上，客户端也可以通过socket或者REST API与远程的服务器通信。对照上图，涉及到的概念如下：

Client：docker客户端，最常见的客户端就是docker命令，如docker build、docker pull、docker run等，通过这些命令我们可以方便的在host上构建和运行容器。
Daemon：docker deamon是服务器组件，以linux后台服务的方式运行。docker daemon运行在宿主机docker host上，负责创建、运行、监控容器，构建、存储镜像。
image：镜像，可将镜像看成只读模板，通过它可以创建docker容器。正如Java中了.class文件，通过.class可以创建出类的实例。镜像是层叠的，最底层就是linux内核，每添加一个文件或者操作都会在原来的基础上叠加一层，如JDK环境叠加在linux内核之上，tomcat又叠加在JDK环境之上，此时如果你的docker中已有JDK镜像的话，就只需下载tomcat这层即可。因为镜像是只读的、共享的。
container：容器，docker容器就是docker镜像的运行实例。
registry：registry是存放docker镜像的仓库，我们可以将自己的镜像推到远程，或者从远程下载镜像到本地运行，正如github。docker官方有一个docker hub，我们可以从上面下载官方的镜像。如，下载一个官方的tomcat镜像，直接运行该镜像即可启动tomcat，不需任何配置。

综上，结合上图，整个docker架构交互流程为：启动docker，docker以守护进程的方式运行在linux主机上(docker toolbox下为boot2docker虚拟出来的linux上)，我们发送docker命令给到docker daemon执行，docker可以从docker hub中拉取所需要的image，再根据image创建出container。

5. 实战

知道了上面docker架构的交互流程了，我这里以运行一个tomcat容器为例，一步步介绍常用的命令：

docker images：列出当前docker中有哪些镜像，如果是第一次执行，当然就没有镜像了。
docker search tomcat：在docker hub中搜索tomcat镜像。当然你可以在浏览器中访问docker hub，地址为：(https://hub.docker.com/)，就像访问maven的远程仓库一样，可以搜索你需要的内容。
docker pull tomcat：拉取最新版的tomcat镜像到本地，下载完成后再使用docker images就能看到感下载的镜像了。
docker run --name mytomcat -p 8080:8080 -d tomcat：根据tomcat镜像运行出一个tomcat实例，执行两遍就有两个实例了(注意改端口)，--name表示为这个实例命名，-p 8080:8080表示将本地的8080端口绑定到容器中的8080端口，才能使用localhost:8080(docker toolbox是192.168.99.100:8080)访问到tomcat端口。-d表示后台运行。
docker run --name mytomcat03 -p 8082:8080 -it tomcat /bin/bash：-it以交互、附加模式启动并进入容器后执行/bin/bash命令，不以后台运行，进入容器后执行exit命令后，会退出容器，此时使用docker ps -a命令查看会显示为exit状态。
ctrl+p+q：退出但是后台运行，如上一个命令，执行exit退出后容器就会退出，此时若不想容器退出，可按这一组快捷键。
docker ps -a：显示所有容器状态，docker ps只显示运行中的容器，-a表示显示所有容器，包括已退出的容器。这时就能看到刚刚启动的tomcat了。
docker logs -f mytomcat：查看刚刚启动的tomcat打出来的日志，-f表示跟踪滚动日志打印。
docker exec -it mytomcat /bin/bash：exec表示执行命令，命令最后需要带将要执行的命令，如/bin/bash，-it表示以交互、附加模式启动返回一个终端，/bin/bash表示进入容器后首先执行的命令。这条命令执行后就登录到了容器内部，该容器中就是tomcat应用。就像使用ssh登录到容器内部一样。这时候你可以修改容器内部的配置文件，当然，生产环境不建议这么做，而是使用配置文件外部挂载的方式。
docker stop mytomcat：停止mytomcat实例，不会删除容器内的东西。
docker start -i mytomcat：启动已停止的mytomcat实例，如果启动前修改了容器内的配置文件，此时重新启动会重新加载该配置，如果该配置文件是linux宿主机级别的，如/etc/profile文件，则不会加载，因为容器是共享宿主机的配置的。-i表示启动并进入交互命令界面。
docker rm mytomcat：删除已停止的mytomcat实例
docker run --name mytomcat02 -p8081:8080 -e JAVA_HOME=/path/to/java/home -v /host/path/file:/container/path/file -d tomcat：-e表示设置环境变量JAVA_HOME，进入到容器中，使用echo $JAVA_HOME可以看到该环境变量的值。-v表示挂载宿主机的/host/path/file到容器中的/container/path/file，修改宿主机的文件时，容器中的文件也会修改。如果使用的是docker toolbox，则宿主机挂在的文件需要在当前用户目录下，即c:\user\yourname下才行，否则不会报错但无法挂载成功，当时被这个问题坑了一个下午。
docker cp /host/path/file mytomcat02:/container/path/file：复制宿主机文件到容器中，可以用于当修改了容器配置文件后，配置文件错误导致无法启动时，复制配置文件到宿主机修改配置，然后重新复制回容器即可。
docker inspect mytomcat：查看容器信息，包括容器ip等信息。

6. 构建docker镜像

假如我们下载了tomcat镜像并启动了容器实例，并在tomcat容器中修改了配置文件。这时，我们可以把配置文件也一起打包做成镜像，发到另外的机器直接执行，就不用再单独对每一台机器配置了。docker提供了两种方式来构建镜像，如下：

docker commit：通过容器构建
docker build：通过dockerfile文件构建

dockerfile文件方式构建需要编写dockerfile，也只有几个命令，不难，请自行查阅资料。此处讲下docker commit命令。 docker commit mytomcat huangzb/tomcat：将当前的mytomcat容器提交为镜像，镜像名为huangzb/tomcat

7. 容器的网络结构

熟悉docker的网络结构是相当重要的，因为这样我们就可以做集群啦。废话不多说，那就直入主题吧。
docker的网络使用了linux网络中的bridge(网桥)和veth(virtual ethernet虚拟以太网)虚拟设备。

bridge：网络桥接器，简称网桥，普通的网桥只有两个接口，连接两个网络，工作在二层(数据链路层)，只要有mac地址就能转发数据包。而linux得虚拟bridge有多个接口，并且能配置ip，更像一个路由器。安装完docker后，在宿主机中使用ifconfig命令，可以看到网络配置中出现了docker0网络。docker0就是docker设置的linux虚拟网桥。
veth：virtual ethernet是linux中的虚拟网络设备，其像一条两端有网卡的线，可以将两个设备连接起来分别配置ip地址。
因此，在我windows下docker toolbox中的网络如下图。

7.1. 容器间互联

由上，docker中新建的容器默认都使用了docker0网桥连接了起来，所有默认的，docker创建的所有容器都在一个网络中，互相可以访问。

以上。有兴趣的同学可以学习下面的参考资料。

参考资料

docker教程：https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/introduction/what.html
极客学院视频教程：https://www.bilibili.com/video/av17854410/?p=1
docker bridge网桥：https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/1310_xiawc_networkdevice/index.html
docker网络深度研究：https://www.jianshu.com/p/19d6f55b9563