Docker技術在軟件開發過程中的應用研究

段嘉騰

摘 要：在互聯網發展的過程中，云計算得到了飛速的發展，并在開放協作、移動商務、搜索服務中得到了應用。Docker是一種輕量級的虛擬化方式，在軟件開發中應用Docker技術能夠使PaaS平臺的部署和運行更加高效。本文對Docker技術進行了簡要的介紹，并探討了Docker技術在軟件開發過程中的具體應用，供相關人員參考借鑒。

關鍵詞：Docker技術；軟件開發；應用

中圖分類號： F224-39 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）26-152-2

0 引言

通過云計算，用戶能夠對應用程序進行高效的部署和開發，然后使用基于PaaS的云基礎設施來托管應用程序，這樣可以使運行和維護成本得到降低，開發周期還能夠得到進一步的縮短。作為一種輕量級的PaaS，虛擬化是Docker技術的核心技術。

1 Docker技術

當前具有兩種虛擬化類型，也就是以軟件為基礎的虛擬化和以硬件為基礎的虛擬化。以軟件為基礎的虛擬化又可以分為兩個類別：平臺虛擬化和應用虛擬化，應用虛擬化包括操作系統及虛擬化、超虛擬化、部分虛擬化、硬件輔助虛擬化、完全虛擬化。本文探討的虛擬機技術是平臺虛擬化的一種，而Docker技術是一種操作系統的虛擬化。

1.1 Docker技術的含義

2013年Docker正式發布，屬于一種PaaS項目。Docker屬于高級容器引擎，以go語言為基礎，由PaaS提供商提供，須遵從Apache2.0協議，當前已經形成了Docker生態圈。當前對Docker進行集成支持的有阿里巴巴、百度、IBM、google、Redhat等。Docker技術希望能夠對應用組件進行生命周期管理，包括運行、部署、分發、封裝等，從而實現一次封裝、隨處運行，常見的應用組件主要有編譯器、操作系統、數據庫服務、Web應用等。

1.2 Docker技術的關鍵要素

Docker技術包括以下幾個關鍵要素：Registry（倉庫）、Container（容器）、Image（鏡像），其中最重要的要素是鏡像。鏡像中具有文件系統，要構建容器就必須以鏡像為基礎。鏡像是一種只讀模板，能夠將一個完整的操作系統和其應用軟件包含其中。用戶能夠對他人創建的鏡像進行下載，也可以以自己的需求為依據自行創作鏡像。鏡像中的創建實例就是容器，也就是處于啟動或執行階段的是容器，構建或打包階段的是鏡像。用戶創建的鏡像可以放在倉庫中進行保存。

當前主要有兩種鏡像來源：

第一種是Docker自有鏡像，也就是公用鏡像；

第二種是用戶定制鏡像，也就是私有鏡像。

1.3 Docker虛擬化技術的技術優勢

當前的Docker虛擬化技術主要有以下幾個技術優勢：

①迭代策略更加快捷、簡單，運用Dockersfile能夠更加快捷地在生產環境中反饋開發環境中的配置更新，使自動化管理更加高效。

②使物理資源的利用率得到提高。Docker容器只需占據非常小的存儲空間，而且只需刪除容器就可以將其他的相關文件一并刪除，從而使物理資源的利用率得到了有效的提高。

③使部署周期和環境交付周期縮短，開發人員可以運用Docker技術來進行鏡像部署，進行軟件開發。在完成開發之后可以直接向運維和測試人員進行平滑移交。而且可以非常便利地對容器進行維護，從而使部署、測試和開發的時間得到縮短，實現快速迭代的目的。

④提高工作效率，對服務器遷移造成的環境再部署進行簡化，并且使部署風險系數得到控制。

1.4 Docker的體系架構

遠程控制器是Docker的客戶端，DockerHost會收到通過TCP/REST傳送來的請求，常見的請求包括刪除容器、保存容器、運行容器、創建容器等。Daemon處于Docker的服務端，可以根據客戶端的請求對其進行管理。然后運用driver把請求轉發到位于容器中的libcontainer執行環境。與各種Linux內核隔離的接口主要由libcontainer提供，與控制組和類似。在這種架構中，多個容器能夠對一個Linux內核進行共享，而這些容器的運行又相互隔離。要實現Docker的輕量級要求，就不能在Docker容器中配置專用操作系統。Docker技術的體系架構具體見圖1。

2 在軟件開發中應用Docker技術

在很多情況下，在對開發環境進行搭建是程序員總是會遇到各種問題，例如軟件安裝不便、具有較差的可移植性和隔離性等，這就需要在本地搭建虛擬機來解決這一系列的問題。然而搭建虛擬機非常麻煩，并非最佳的解決方案。此時程序員可以選擇Docker作為一種輕量級的方案，Docker不僅具有所有的虛擬機功能，還具有一些虛擬機不具備的功能，例如可以使用Docker使多容器同時運行，而且與傳統的虛擬機相比，Docker對CPU、磁盤、內存的消耗較低。

2.1 在開發環境搭建中應用Docker

程序員在搭建開發環境時可以應用Docker技術，為了使開發環境具有良好的擴展性，同時對磁盤空間進行節約，先要將基礎的Image搭建起來，然后在此基礎上對這個基礎的Image進行擴展，實現不同的開發環境。

為了能夠在，host的主機中便利地進行代碼編輯，程序員有時候還需要在Container中映射host 主機（宿主）上的目錄。此時，程序員無需將這些目錄手動復制到Container上，并Container進行重啟。而是可以直接在Container中對其進行運行和編輯。

2.2 Docker技術的應用架構

在軟件開發的過程中總是需要考慮到很多問題，為了保障產品能夠成功發布，開發者總是要對各種App、中間件和OS進行考慮，這個過程具有一定的管理難度，這也是軟件行業中普遍存在的一個問題。在很多應用實例中都可以使用Docker來進行簡化部署，例如大數據應用、數據庫應用、后臺應用、Web 應用等。可以應用Docker技術將消息列隊Hadoop 集群打包起來，使其成為一個簡單的Image 部署。

總體而言運用Docker技術來對一個應用進行部署并不復雜，可以在相同的image上配備不同的運行時數據和軟件，具體情況見圖2。

在應用的過程中，Docker技術會自動搭配各種網絡、存儲，對應用進行下載和安裝，然后再對參數進行配置，將其打包后向Image上傳。程序員可以根據需求選擇自動創建或手動創建的方式來創建Container。如果DockerFile 文件已經存在于源碼庫中，通過自動創建的容器中就已經具有了應用以及所有的應用依賴項。程序員可以在私有Docker或者公有Docker中運用DockerSearch 命令對Containers進行搜索，同時程序員還可以選擇在注冊表里使用DockerPull 命令對Containers進行推送。停止、運行、啟動等操作都可以通過DockerRun 命令來實現。

3 結語

Docker技術以及特有的技術優勢迅速的發展和廣泛的應用，近年來大量的開源項目和創業公司都與Docker技術有著密切的聯系，Amazon、Microsoft、紅帽、Rackspace、google、IBM也也對容器技術上加磅予以了支持，而且Docker技術已經得到了虛擬化巨頭 Vmware的認可與支持。當前默認使用的Docker主要是AUFS、LXC，但并不對這二者進行強制綁定。