利用Docker构建开发环境详解

最近接触PAAS相关的知识，在研发过程中开始使用Docker搭建了自己完整的开发环境，感觉生活在PAAS时代的程序员真是幸福，本文会简要介绍下Docker是什么，如何利用Docker来搭建自己的开发环境（本文主要是面向Mac OS X），以及期间所遇到的一些坑和解决方案。（本文会要求你对PAAS、LXC、CGroup、AUFS有一定的了解基础，请自行Google ）

大背景–虚拟化技术历史

计算机虚拟化技术由来已久，从硬件仿真到全虚拟化，再到准虚拟化和操作系统虚拟化，各种技术粉墨登场，种类繁多，说实在的有点眼花缭乱和复杂；但用户的核心诉求一直是比较简单的，降低信息技术（IT）的运营成本，提高资源利用率，提高安全性和可靠性等等；虽说用户的核心诉求比较简单，但每个时代的需求场景却是不同的。在大型机时代，虚拟化技术被用来支持多个用户能够同时使用大型机，在x86架构时代，随着企业服务的大规模部署，虚拟化技术主要是用来提高企业资源的利用率，而现如今，随着云计算时代的到来，人们对应用的安全性、隔离性越来越高，对于部署的标准化以及虚拟机的性能要求越来越高。现如今，一种叫Linux容器的虚拟化技术逐渐得到广泛的应用，它的优点有许多，本文不一一赘述，有太多的文章可以参考。

什么是Docker？

docker的英文本意是码头工人，也就是搬运工，这种搬运工搬运的是集装箱（Container），集装箱里面装的可不是商品货物，而是任意类型的App，Docker把App（叫Payload）装在Container内，通过Linux Container技术的包装将App变成一种标准化的、可移植的、自管理的组件，这种组件可以在你的latop上开发、调试、运行，最终非常方便和一致地运行在production环境下。

Docker的核心底层技术是LXC（Linux Container），Docker在其上面加了薄薄的一层，添加了许多有用的功能。这篇stackoverflow上的问题和答案很好地诠释了Docker和LXC的区别，能够让你更好的了解什么是Docker， 简单翻译下就是以下几点：

• Docker提供了一种可移植的配置标准化机制，允许你一致性地在不同的机器上运行同一个Container；而LXC本身可能因为不同机器的不同配置而无法方便地移植运行；
• Docker以App为中心，为应用的部署做了很多优化，而LXC的帮助脚本主要是聚焦于如何机器启动地更快和耗更少的内存；
• Docker为App提供了一种自动化构建机制（Dockerfile），包括打包，基础设施依赖管理和安装等等；
• Docker提供了一种类似git的Container版本化的机制，允许你对你创建过的容器进行版本管理，依靠这种机制，你还可以下载别人创建的Container，甚至像git那样进行合并；
• Docker Container是可重用的，依赖于版本化机制，你很容易重用别人的Container（叫Image），作为基础版本进行扩展；
• Docker Container是可共享的，有点类似github一样，Docker有自己的INDEX，你可以创建自己的Docker用户并上传和下载Docker Image；
• Docker提供了很多的工具链，形成了一个生态系统；这些工具的目标是自动化、个性化和集成化，包括对PAAS平台的支持等；

那么Docker有什么用呢？对于运维来说，Docker提供了一种可移植的标准化部署过程，使得规模化、自动化、异构化的部署成为可能甚至是轻松简单的事情；而对于开发者来说，Docker提供了一种开发环境的管理方法，包括映像、构建、共享等功能，而后者是本文的主题。 

Docker的安装和构成

Docker官方本身提供了非常具体的安装教程，这里不说具体的安装过程，请参考Docker安装（Mac系统），重要的是描述下原理和安装完成后的结构，好对Docker更好的了解。 由于LXC本身不支持Mac内核，因此需要跑一个VirtualBox虚拟机（TinyCoreLinux）来安装，幸好Docker社区提供了一个非常方便的工具boot2docker（其实就是一个VBoxManage的包装shell脚本），用于安装Mac下的整个Docker环境。具体的结构如下：

如图所示，安装完成后，具体情况如下：

• 在Mac的home目录~/.boot2docker下创建了虚拟机所需要的文件，其中boot2docker.iso是虚拟机映像，这是一个由CD-ROM引导的TinyCoreLinux系统；而boot2docker-vm.vmdk文件则是你的虚拟机磁盘，你所有的持久化数据都存放在这里，包括docker创建的lxc容器等文件。

• 在Mac下，docker被分为客户端docker-client和服务端docker-daemon两部分，如果是在linux（比如Ubuntu），实际上则是同一个可执行文件同时充当客户端和服务端。docker-daemon可以监听unix scoket，也可以在tcp socket（默认端口为4234），docker-client会通过一个叫DOCKER_HOST的环境变量读取服务地址和端口，因此你应该在你的bash_profile文件里面添加这么一行：

export DOCKER_HOST=tcp://127.0.0.1:4243

docker-daemon跑在虚拟机上，这个程序实际上就是接收docker-client发送过来的消息命令，创建、启动和销毁lxc容器，以及docker本身的版本管理、映像存储等等 运行你的第一个docker容器 安装完成后，就差不多可以开始创建和运行docker容器了，在这之前，你首先得下载一个Image，什么是Image？我们先来了解docker的2个基础概念：Image和Container。

Container和Image 在Docker的世界里，Image是指一个只读的层（Layer），这里的层是AUFS里的概念，最直观的方式就是看一下docker官方给出的图：

Docker使用了一种叫AUFS的文件系统，这种文件系统可以让你一层一层地叠加修改你的文件，最底下的文件系统是只读的，如果需要修改文件，AUFS会增加一个可写的层（Layer），这样有很多好处，例如不同的Container可以共享底层的只读文件系统（同一个Kernel），使得你可以跑N多个Container而不至于你的硬盘被挤爆了！这个只读的层就是Image！而如你所看到的，一个可写的层就是Container。

那Image和Container的区别是什么？很简单，他们的区别仅仅是一个是只读的层，一个是可写的层，你可以使用docker commit 命令，将你的Container变成一个Image，也就是提交你所运行的Container的修改内容，变成一个新的只读的Image，这非常类似于git commit命令，感觉真棒！

实际上这就是Docker对Container映像的版本管理基石，AUFS文件系统实在是太美妙了，更多细节可以参考DotCloud的这篇文章。

运行和退出

在了解了Image和Container的概念后，我们可以开始下载一个Image，Docker的好处就是提供了一个类似github的Image仓库管理，你可以非常方便pull别人的Image下来运行，例如，我们可以下载一个ubuntu Image：

docker pull ubuntu:13.10

这里的13.10是一个Tag，类似于git的tag，这里的tag可以为你制定一个ubuntu的版本。下载完成后，执行docker images命令可以列出你已经下载或者自己构建的image：（请允许我使用可爱的马赛克 :) ）

你可以看到ubuntu:13.10的大小为178MB，以及它的IMAGE ID。 现在我们开始运行一个Container，命令很简单，例如我们想运行一个执行Shell终端的Container：

如你看到的，你已经进入到一个Shell里面，可以执行你想执行的任何命令，就和在ubuntu里面一样，进去后默认是在根目录/下，可以看到经典的unix/linux目录结构，以及你所运行的bash版本等信息。你可以给你的Container定一个名字，通过–name选项，例如这里命名了shell，日后你就可以直接用这个名字引用Contanier。

退出一个Container也很简单，你直接exit就好了。 其他更多的命令这里不做赘述，因为官方的文档已经非常全面，这里只是给一个直观的初步印象。下面进入主题。