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  • 虚拟化技术原理和实现(带书签),介绍了虚拟化技术原理以及业界主流虚拟化软件产品,并以Xen、KVM开源软件为例分析了虚拟化软件的架构及其实现方法.
  • 这是邓学究^-^第二本书的源码,网上的大多不完整,浪费积分。我这份是新辛苦找到的。
  • 虚拟化技术

    千次阅读 2018-08-30 20:31:51
    1、hypervisor Hypervisor是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享一套基础物理硬件...Hypervisor是所有虚拟化技术的核心。非中断地支持多工作负载迁移的能力是Hypervisor...

    1、hypervisor
    Hypervisor是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作系统和应用共享一套基础物理硬件,因此也可以看作是虚拟环境中的“元”操作系统,它可以协调访问服务器上的所有物理设备和虚拟机,也叫虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor)。Hypervisor是所有虚拟化技术的核心。非中断地支持多工作负载迁移的能力是Hypervisor的基本功能。Hypervisors不但协调着这些硬件资源的访问,也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时,它会给每一台虚拟机分配适量的内存、CPU、网络和磁盘,并加载所有虚拟机的客户操作系统。
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    目前市场上各种x86 管理程序(hypervisor)的架构存在差异,三个最主要的架构类别包括:
    I型:虚拟机直接运行在系统硬件上,创建硬件全仿真实例,被称为“裸机”型。裸机型在虚拟化中Hypervisor直接管理调用硬件资源,不需要底层操作系统,也可以将Hypervisor看作一个很薄的操作系统。这种方案的性能处于主机虚拟化与操作系统虚拟化之间。
    II型:虚拟机运行在传统操作系统上,同样创建的是硬件全仿真实例,被称为“托管(宿主)”型。托管型/主机型Hypervisor运行在基础操作系统上,构建出一整套虚拟硬件平台(CPU/Memory/Storage/Adapter),使用者根据需要安装新的操作系统和应用软件,底层和上层的操作系统可以完全无关化,如Windows运行Linux操作系统。主机虚拟化中VM的应用程序调用硬件资源时需要经过:VM内核->Hypervisor->主机内核,因此相对来说,性能是三种虚拟化技术中最差的。
    Ⅲ型:虚拟机运行在传统操作系统上,创建一个独立的虚拟化实例(容器),指向底层托管操作系统,被称为“操作系统虚拟化”。图 1 三种主要的虚拟化架构类型操作系统虚拟化是在操作系统中模拟出运行应用程序的容器,所有虚拟机共享内核空间,性能最好,耗费资源最少。但是缺点是底层和上层必须使用同一种操作系统,如
    底层操作系统运行的是Windows系统,则VPS/VE就必须运行Windows。
    常见的Hypervisor有两类: 裸机型与宿主型
    裸机型的Hypervisor最为常见,直接安装在硬件计算资源上,操作系统安装并且运行在Hypervisor之上。
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    2、虚拟化技术
    虚拟化技术指的是软件层面的实现虚拟化的技术,整体上分为开源虚拟化和商业虚拟化两大阵营。典型的代表有:Xen,KVM,WMware,Hyper-V、Docker容器等。

    KVM
    Kernel-based Virtual Machine的简称,是一个开源的系统虚拟化模块,是Linux内核的一个可加载模块,通过调用Linux本身内核功能,实现对CPU的底层虚拟化和内存的虚拟化,使Linux内核成为虚拟化层,需要x86架构的,支持虚拟化功能的硬件支持(比如Intel-VT,AMD-V),是一种全虚拟化架构。自Linux 2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。它使用Linux自身的调度器进行管理,所以相对于Xen,其核心源码很少。KVM目前已成为学术界的主流VMM之一。
    KVM的虚拟化需要硬件支持(如Intel VT技术或者AMD V技术)。是基于硬件的完全虚拟化。而Xen早期则是基于软件模拟的Para-Virtualization,新版本则是基于硬件支持的完全虚拟化。但Xen本身有自己的进程调度器,存储管理模块等,所以代码较为庞大。广为流传的商业系统虚拟化软件VMware ESX系列是基于软件模拟的Full-Virtualization。
    KVM是集成到Linux内核的Hypervisor,是X86架构且硬件支持虚拟化技术(IntelVT或AMD-V)的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块,利用Linux做大量的事,如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。准确来说,KVM是Linuxkernel的一个模块。可以用命令modprobe去加载KVM模块。加载了模块后,才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但仅有KVM模块是远远不够的,因为用户无法直接控制内核模块去作事情,你还必须有一个运行在用户空间的工具才行。这个用户空间的工具,kvm开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件QEMU。说起来QEMU也是一个虚拟化软件。它的特点是可虚拟不同的CPU。比如说在x86的CPU上可虚拟一个Power的CPU,并可利用它编译出可运行在Power上的程序。KVM使用了QEMU的一部分,并稍加改造,就成了可控制KVM的用户空间工具了。所以你会看到,官方提供的KVM下载有两大部分(qemu和kvm)三个文件(KVM模块、QEMU工具以及二者的合集)。也就是说,你可以只升级KVM模块,也可以只升级QEMU工具。这就是KVM和QEMU的关系。
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    QEMU
    QEMU:是一套由Fabrice Bellard编写的模拟处理器的自由软件,它是一个完整的可以单独运行的软件,可以独立模拟出整台计算机,包括CPU,内存,IO设备,通过一个特殊的“重编译器”对特定的处理器的二进制代码进行翻译,从而具有了跨平台的通用性。QEMU有两种工作模式:系统模式,可以模拟出整个电脑系统,另一种是用户模式,可以运行不同与当前硬件平台的其他平台上的程序(比如在x86平台上运行跑在ARM平台上的程序);其代码地址 http://git.qemu.org/qemu.git ,有兴趣的同学可以自己去看看,目前最新的版本是2.7.0,在0.9.1及之前版本还可以使用kqemu加速器(可以理解为QEMU的一个插件,用来提高QEMU的翻译性能,支持Windows平台),但1.0以后版本就只能使用qemu-kvm(只支持Linux)进行加速了,1.3版本后QEMU和QEMU-KVM合二为一了。
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    QEMU-KVM
    QEMU-KVM:从前面对KVM内核模块的介绍知道,它只负责CPU和内存的虚拟化,加载了它以后,用户就可以进一步通过工具创建虚拟机(KVM提供接口),但仅有KVM还是不够的,用户无法直接控制内核去做事情(KVM只提供接口,怎么创建虚拟机,分配vCPU等并不在它上面进行),还必须有个运行在用户空间的工具才行,KVM的开发者选择了比较成熟的开源虚拟化软件QEMU来作为这个工具,并对其进行了修改,最后形成了QEMU-KVM。

    在QEMU-KVM中,KVM运行在内核空间,QEMU运行在用户空间,实际模拟创建,管理各种虚拟硬件,QEMU将KVM整合了进来,通过/ioctl 调用 /dev/kvm,从而将CPU指令的部分交给内核模块来做,KVM实现了CPU和内存的虚拟化,但kvm不能虚拟其他硬件设备,因此qemu还有模拟IO设备(磁盘,网卡,显卡等)的作用,KVM加上QEMU后就是完整意义上的服务器虚拟化。当然,由于qemu模拟io设备效率不高的原因,现在常常采用半虚拟化的virtio方式来虚拟IO设备。
    综上所述,QEMU-KVM具有两大作用:
    1.提供对cpu,内存(KVM负责),IO设备(QEMU负责)的虚拟
    2.对各种虚拟设备的创建,调用进行管理(QEMU负责)

    Xen
    Xen是第一类运行在裸机上的虚拟化管理程序(Hypervisor)。它支持全虚拟化和准虚拟化,Xen支持hypervisor和虚拟机互相通讯,而且提供在所有Linux版本上的免费产品,包括Red Hat Enterprise Linux和SUSE Linux Enterprise Server。

    Xen最重要的优势在于准虚拟化,此外未经修改的操作系统也可以直接在Xen上运行(如Windows),能让虚拟机有效运行而不需要仿真,因此虚拟机能感知到Hypervisor,而不需要模拟虚拟硬件,从而能实现高性能。
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    虚拟化技术学习视频:包括CPU虚拟化、内存虚拟化和IO虚拟化等
    https://edu.aliyun.com/course/38?spm=5176.10731542.0.0.EWlpvC

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  • 虚拟化技术详解

    万次阅读 多人点赞 2018-07-14 17:10:52
    看到这篇文章的朋友,大部分应该都用过虚拟化软件,然后才会想知道虚拟化技术的。windows下的常用的虚拟化技术有VmWare,VirtualBox等等,那么这篇文章将会介绍这些技术基本的实现原理,并普及虚拟化相关的术语描述。 ...

    看到这篇文章的朋友,大部分应该都用过虚拟化软件,然后才会想知道虚拟化技术的。windows下的常用的虚拟化技术有VmWare,VirtualBox等等,那么这篇文章将会介绍这些技术基本的实现原理,并普及虚拟化相关的术语描述。

    目录

    虚拟化技术简介

    首先,什么是计算机?现在使用的计算机都离不开冯诺依曼体系结构,如图1所示,有输入设备、输出设备、存储器、cpu这就算是完整的计算机硬件环境了(当然还需要网卡、显卡等等)。虚拟化技术就是在一台机器上模拟出独立的cpu、存储器等使得同一台主机能虚拟为多台主机或者多台主机能虚拟为一台主机。本文只讨论第一种,让一台主机能够虚拟多台主机的环境。
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    图1 冯诺依曼体系结构

    现实生活中有各种各样的虚拟化技术,不同的虚拟化技术面对的应用场景也不一样。你可能用过VmVare或者VirtualBox来完成大学里面linux或者操作系统的学习,目的是为了在电脑上装上不同的操作系统。也有可能你是一名运维人员,你用过阿里云或者腾讯云,那么你作为租户,使用的其实是阿里云提供给你的一台虚拟机,阿里从大量的服务器集群中,分出了一定的cpu、内存等等资源给你,就成了一台完整的虚拟机。
    虚拟化使用软件的方法重新定义划分IT资源,可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享,提高IT资源利用率,使IT资源能够真正成为社会基础设施,服务于各行各业中灵活多变的应用需求。

    虚拟化分类

    在刘鹏的《云计算》书中,把虚拟化分为了两类,一类是建立在宿主机上的,也就是宿主机是有操作系统的,另一类是宿主机没有操作系统的,我们把前者称为寄居虚拟化,后者称为裸机虚拟化。

    寄居虚拟化

    寄居虚拟化如图2所示,最底层是物理硬件,物理硬件之上是主机的操作系统,操作系统之上是VMM(virtual machine monitor,虚拟机管理层),再往上就是客户的虚拟户了。
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    图2 寄居虚拟化

    在这种技术里面,虚拟机对各种物理设备(cpu、内存、硬盘等)的调用,都是通过VMM层和宿主机的操作系统一起协调才完成的。VMvare和VirtualBox都是基于这种方式实现的。

    裸机虚拟化

    裸机虚拟化指的是,直接将VMM安装在硬件设备与物理硬件之间,如图3所示。VMM在这种模式下又叫做Hypervisor,虚拟机有指令要执行时,Hypervisor会接管该指令,模拟相应的操作。
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    图3 裸机虚拟化

    Hypervisor是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor不但协调着这些硬件资源的访问,也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存,CPU,网络和磁盘。

    如果要进行虚拟化,必须要给虚拟机一个假的独立的环境,让他误以为自己处在一个独立的环境当中,于是就需要模拟cpu、内存、硬盘、网络等资源,模拟一个独立完整的硬件环境。

    cpu虚拟化

    cpu虚拟化指的就是把物理的cpu虚拟为多个虚拟cpu,从而实现一个cpu能被多台虚拟机共用,但是却相互隔离的场景。cpu的运转是以时间为单位的,cpu虚拟化要解决的问题主要是隔离和调度问题,隔离指的是让不同的虚拟机之间能够相互独立的执行命令,调度指的是VMM决定cpu当前在哪台虚拟机上执行。
    由于x86体系设计的cpu在虚拟化上具有一定的缺陷,所以我们有两种方法来实现cpu的虚拟化。其一是采用完全虚拟化的方式,利用动态指令转换或者硬件辅助来帮助实现cpu的虚拟化;其二是采用半虚拟化得方式,在客户的操作系统内核上进行一定的更改使得操作系统自己明白自己是虚拟机的角色,能够在VMM的管理下尽可能的访问硬件。
    如果某些同学对于cpu虚拟化想要有更加深入的了解,可以看一下这些博客:

    内存虚拟化

    内存提出的原因

    首先,内存存在的原因是cpu运转速度极快,超过了磁盘的读取速度,如果cpu直接读取硬盘的话,大部分的时间cpu都在等待。同时,程序访问又拥有局部性原理(80%的访问都在访问数据中20%的数据),于是乎就有牛人想到能不能用一小块儿读取速率快的存储设备来存放经常被读取的数据,这样cpu处理数据的速度就能和存储器读取设备的速度相匹配。系统性能达到最大化。

    虚拟内存

    虚拟内存是计算机OS经常要讲到的一块儿内容,为什么需要虚拟内存呢?,建议花几分钟时间读下面这篇博客,来帮助你理解我要说的内容。
    内存的发展
    通过上面这篇文章,你应该已经了解到一个内容,假设我们设定的虚拟内存是4G,虚拟内存就是给系统当中的每一个进程分配4G的虚拟地址,这样每个进程都感觉自己是独立的使用一块儿内存,具有良好的隔离性,同时,每个进程都是从0的虚拟地址开始的,这样就更有助于管理进程。但程序要运行,必须要运行在真实的内存上,所以会建立一种映射机制来帮助实现虚拟地址到物理地址之间的映射。
    通过虚拟内存的方式实现了进程之间的地址隔离。

    内存的虚拟化

    内存的虚拟化指的是把物理内存包装成若干虚拟内存来使用,把物理内存抽象出来,给每一台虚拟机都分配一个连续的内存空间。其具体的实现,可以参照下面的博文。
    内存虚拟化的实现

    硬盘虚拟化

    硬盘虚拟化相对简单一些,拿VMvare来举例,在VMvare当中,会使用物理硬盘上的一个文件来当做虚拟机当中的一个硬盘,如图4所示,虚拟机通过调用相关进程(如VMvare进程)访问相关的宿主机的文件系统,再通过文件系统调用windows内核,再调用驱动,然后在磁盘上进行读写。
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    图4 虚拟硬盘读写流程

    网络虚拟化

    网络虚拟化是让一个物理网络能够支持多个逻辑网络,虚拟化保留了网络设计中原有的层次结构、数据通道和所能提供的服务,使得最终用户的体验和独享物理网络一样,同时网络虚拟化技术还可以高效的利用网络资源如空间、能源、设备容量等。
    网络虚拟化的目的,是要节省物理主机的网卡设备资源。从资源这个角度去理解,可能会比较好理解一点。
    详情请参见这篇文章:网络虚拟化

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  • xen虚拟化技术-石磊

    热门讨论 2014-06-13 13:20:53
    这本书的2大优点 广度和深度, 书中介绍了Xen的方方面面, 而且讲的也比较深入, 第一遍可能不太容易理解, 但当你对Xen有了一定的了解, 并且希望更加深入的去了解Xen的机制, 那么你一定会喜欢上这本书。...
  • 云计算之虚拟化技术

    千次阅读 2019-07-16 15:01:35
    云叔和云计算关注 0.12017.12.10 13:32*字数 3194阅读 7608评论 0喜欢 5 通过前几篇文章的阅读,相信大家对云计算概念、架构和技术有了一定的认识。...在讲虚拟化技术前,我们先来学习几个概念: ...

    转载:https://www.jianshu.com/p/312056e70387?from=timeline

    96 云叔和云计算 关注

     0.1 2017.12.10 13:32* 字数 3194 阅读 7608评论 0喜欢 5

    通过前几篇文章的阅读,相信大家对云计算概念、架构和技术有了一定的认识。那么,我们这里来谈谈云计算的核心技术之一:虚拟化。

    在讲虚拟化技术前,我们先来学习几个概念:

    (1)物理平台----实现虚拟技术的真实物理硬件和操作系统平台。

    (2)虚拟平台----在物理平台上,虚拟出来的运行不同操作系统的各种虚拟机。

    (3)VMM----虚拟机监视器,一种监控和管理虚拟机运行的核心软件层,也叫Hypervisor。

    (4)宿主机----真实的物理服务器,上面可以运行虚拟出来的虚拟机。

    (5)客户机----就是指从宿主机上虚拟出来的虚拟机。

     

    1 什么是虚拟化?

    云计算的核心技术之一就是虚拟化技术。所谓虚拟化,是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机,每个逻辑计算机可运行不同的操作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。

    虚拟化的核心软件VMM,是一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间层软件。VMM是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括CPU、内存、磁盘、网卡在内的所有物理设备。VMM不但协调着这些硬件资源的访问,也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行VMM时,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存,CPU,网络和磁盘。

    2 虚拟化方式

    虚拟化技术有很多实现方式,比如根据虚拟化的程度和级别,有软件虚拟化和硬件虚拟化,全虚拟化和半虚拟化。

    2.1软件虚拟化

    软件虚拟化,顾名思义,就是采用纯软件的方法在在现有的物理平台上实现物理平台访问的截获和模拟,该物理平台往往不支持硬件虚拟化。

    常见的软件虚拟化技术QEMU,是通过纯软件来仿真X86平台处理器的指令,然后解码和执行,该过程并不在物理平台上直接执行,而是通过软件模拟实现,因此往往性能比较差,但是可以在同一平台上模拟出不同架构平台的虚拟机。

    VMware则采用了动态二进制翻译技术。VMM在可控的范围内,允许客户机的指令在可控的范围内直接运行。客户机指令在运行前会被VMM扫描,其中突破VMM限制的指令被动态替换为可以在物理平台上直接运行的安全指令,或者替换为对VMM的软件调用。因此其性能上比QEMU有大幅提升,但是其失去了跨平台虚拟化的能力。

    2.2硬件虚拟化

    硬件虚拟化,简单来说,就是物理平台本身提供了对特殊指令的截获和重定向的硬件支持,新的硬件会提供额外的资源来帮助软件实现对关键硬件资源的虚拟化,从而提升性能。

    比如X86平台,CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程,通过这些指令集,VMM会将客户机置于一种受限模式下运行,一旦客户机试图访问硬件资源,硬件会暂停客户机的运行,将控制权交回给VMM处理。同时,VMM还可以利用硬件的虚拟化增强技术,将客户机对硬件资源的访问,完全由硬件重定向到VMM指定的虚拟资源。

    由于硬件虚拟化可提供全新的架构,支持操作系统直接在上面运行,无需进行二进制翻译转换,减少的性能开销,极大地简化了VMM的设计,从而使VMM可以按标准编写,通用性更好,性能更强。

    需要说明的是,硬件虚拟化技术是一套解决方案,完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持。Intel在其处理器产品线中实现了Intel VT虚拟化技术(包括Intel VT-x/d/c)。AMD也同样实现了其芯片级的虚拟化技术AMD-V。

    2.3全虚拟化

    完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术,最初所使用的虚拟化技术就是全虚拟化(Full Virtualization)技术,它在虚拟机(VM)和硬件之间加了一个软件层Hypervisor,或者叫做虚拟机管理程序或虚拟机监视器(VMM)。

    完全虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不用改动就能安装到虚拟服务器上,而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。主要缺点是,性能方面不如裸机,因为VMM需要占用一些资源,给处理器带来开销。

    2.4半虚拟化

    半虚拟化技术是后来才出现的技术,也叫做准虚拟化技术,现在比较热门,它就是在全虚拟化的基础上,把客户操作系统进行了修改,增加了一个专门的API,这个API可以将客户操作系统发出的指令进行最优化,即不需要VMM耗费一定的资源进行翻译操作。因此VMM的工作负担变得非常的小,因此整体的性能也有很大的提高。不过缺点就是,要修改包含该API的操作系统,但是对于某些不含该API的操作系统(主要是Windows)来说,就不行能用这种方法。

    半虚拟化技术的优点是性能高。经过半虚拟化处理的服务器可与VMM协同工作,其响应能力几乎不亚于未经过虚拟化处理的服务器。它的客户操作系统(Guest OS)集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱,因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。

    3 虚拟化实现

    虚拟化技术指的是软件层面的实现虚拟化的技术,整体上分为开源虚拟化和商业虚拟化两大阵营。典型的代表有:Xen,KVM,WMware,Hyper-V、Docker容器等。

    这里介绍一下开源的KVM和Xen以及微软的Hyper-V技术。

    3.1 KVM

     

    KVM(Kernel-based Virtual Machine)是基于内核的虚拟机,KVM是集成到Linux内核的VMM,是X86架构且硬件支持虚拟化技术(Intel VT或AMD-V)的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块,利用Linux做大量的事,如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。

    KVM本身不执行任何模拟,需要用户控件程序通过/dev/kvm接口设置一个客户机的虚拟虚拟地址空间,向它提供模拟的I/O,并将其视频显示映射回宿主机的显示屏。

    KVM继承了Linux系统管理内存的诸多特性,比如,分配给虚拟使用的内存可以被交换至交换空间、能够使用大内存页以实现更好的性能,以及对NUMA的支持能够让虚拟机高效访问更大的内存空间等。

    KVM基于Intel的EPT(ExtendedPage Table)或AMD的RVI(Rapid Virtualization Indexing)技术可以支持更新的内存虚拟功能,这可以降低CPU的占用率,并提供较好的吞吐量。此外,KVM还借助于KSM(Kernel Same-pageMerging)这个内核特性实现了内存页面共享。KSM通过扫描每个虚拟机的内存查找各虚拟机间相同的内存页,并将这些内存页合并为一个被各相关虚拟机共享的单独页面。在某虚拟机试图修改此页面中的数据时,KSM会重新为其提供一个新的页面副本。实践中,运行于同一台物理主机上的具有相同GuestOS的虚拟机之间出现相同内存页面的概率是很的,比如共享库、内核或其它内存对象等都有可能表现为相同的内存页,因此,KSM技术可以降低内存占用进而提高整体性能。

    3.2 Xen

     

    Xen是一个基于X86架构、发展最快、性能最稳定、占用资源最少的开源虚拟化技术。在Xen使用的方法中,没有指令翻译。这是通过两种方法之一实现的。第一,使用一个能理解和翻译虚拟操作系统发出的未修改指令的CPU(此方法称作完全虚拟化)。另一种,修改操作系统,从而使它发出的指令最优化,便于在虚拟化环境中执行(此方法称作准虚拟化)。

    在Xen环境中,主要有两个组成部分。一个是虚拟机监控器(VMM)。VMM层在硬件与虚拟机之间,是必须最先载入到硬件的第一层。Hypervisor载入后,就可以部署虚拟机了。在Xen中,虚拟机叫做“domain”。在这些虚拟机中,其中一个扮演着很重要的角色,就是domain0,具有很高的特权。通常,在任何虚拟机之前安装的操作系统才有这种特权。

    Domain0要负责一些专门的工作。由于hypervisor中不包含任何与硬件对话的驱动,也没有与管理员对话的接口,这些驱动就由domain0来提供了。通过domain0,管理员可以利用一些Xen工具来创建其它虚拟机(Xen术语叫domainU)。这些domainU也叫无特权domain。这是因为在基于i386的CPU架构中,它们绝不会享有最高优先级,只有domain0才可以。

    3.3 Hyper-V

    Hyper-V采用微内核的架构,兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V底层的VMM运行在最高的特权级别下,微软将其称为ring -1(而Intel则将其称为root mode),而虚拟机的OS内核和驱动运行在ring 0,应用程序运行在ring 3下,这种架构就不需要采用复杂的BT(二进制特权指令翻译)技术,可以进一步提高安全性。

    由于Hyper-V底层的VMM代码量很小,不包含任何第三方的驱动,非常精简,所以安全性更高。Hyper-V采用基于VMbus的高速内存总线架构,来自虚机的硬件请求(显卡、鼠标、磁盘、网络),可以直接经过VSC,通过VMbus总线发送到根分区的VSP,VSP调用对应的设备驱动,直接访问硬件,中间不需要Hypervisor的帮助。

    这种架构效率很高,不再像以前的Virtual Server,每个硬件请求,都需要经过用户模式、内核模式的多次切换转移。更何况Hyper-V现在可以支持Virtual SMP,Windows Server 2008虚机最多可以支持4个虚拟CPU;而Windows Server 2003最多可以支持2个虚拟CPU。每个虚机最多可以使用64GB内存,而且还可以支持X64操作系统。

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  • Docker技术( 容器虚拟化技术 )

    万次阅读 多人点赞 2019-10-18 19:59:21
    Docker虚拟化容器技术 第一章 Docker简介诞生背景Docker 介绍虚拟机技术容器虚拟化技术官方网址第二章 Docker安装前提条件安装DockerDocker底层原理Docker结构图工作原理Docker为什么比VM快第三章 Docker常用命令...

    第一章 Docker介绍

    诞生背景

    一款产品从开发到上线,从操作系统,到运行环境,再到应用配置。
    作为开发+运维之间的协作我们需要关心很多东西,这也是很多互联网公司都不得不面对的问题,
    特别是各种版本的迭代之后,不同版本环境的兼容,对运维人员都是考验 .
    Docker之所以发展如此迅速,也是因为它对此给出了一个标准化的解决方案。

    环境配置如此麻烦,换一台机器,就要重来一次,费力费时。
    很多人想到,能不能从根本上解决问题,软件可以带环境安装?
    也就是说,安装的时候,把原始环境一模一样地复制过来。
    开发人员利用 Docker 可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。

    开发需要清楚的告诉运维部署团队,用的全部配置文件+所有软件环境。
    不过,即便如此,仍然常常发生部署失败的状况。
    Docker镜像的设计,使得Docker得以打破过去"程序即应用" 的观念。
    透过镜像(images)将作业系统核心除外,运作应用程式所需要的系统环境,
    由下而上打包,达到应用程式跨平台间的无缝接轨运作。

    在这里插入图片描述

    Docker 介绍

    Docker的主要目标是“Build,Ship and Run Any App,Anywhere”,
    也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理,
    使用户的APP(可以是一个WEB应用或数据库应用等等)及其运行环境能够做到“一次封装,到处运行”。

    Linux 容器技术的出现就解决了这样一个问题,而 Docker 就是在它的基础上发展过来的。
    将应用运行在 Docker 容器上面,而 Docker 容器在任何操作系统上都是一致的,
    这就实现了跨平台、跨服务器只需要一次配置好环境,换到别的机子上就可以一键部署好, 大大简化了操作

    总结:
    Docker是解决运行环境和配置问题的软件容器 , 方便做持续集中并有助于整体发布的容器虚拟化技术

    在这里插入图片描述

    虚拟机技术与容器虚拟化技术

    虚拟机技术

    虚拟机(virtual machine)就是带环境安装的一种解决方案。
    可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统,比如在Windows 系统里面运行Linux 系统。
    应用程序对此毫无感知,因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样
    缺点 :1 资源占用多 2 冗余步骤多 3 启动慢

    在这里插入图片描述

    容器虚拟化技术

    Linux 容器(Linux Containers,缩写为 LXC)。
    Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统,而是对进程进行隔离。
    有了容器,就可以将软件运行所需的所有资源打包到一个隔离的容器中。
    容器与虚拟机不同,不需要捆绑一整套操作系统,只需要软件工作所需的库资源和设置
    系统因此而变得高效轻量并保证部署在任何环境中的软件都能始终如一地运行。

    在这里插入图片描述
    二者区别

    1. 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;
    2. 而容器内的应用进程直接运行于宿主机( 即:所在主机,下面统称宿主机 ) 的内核,容器内没有自己的内核,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. 每个容器之间互相隔离,每个容器有自己的文件系统 ,容器之间进程不会相互影响,能区分计算资源。

    官方网址

    官方网址 : https://www.docker.com
    Docker社区官方:https://hub.docker.com/

    第二章 Docker安装

    Docker支持以下的CentOS版本:CentOS 7 (64-bit) ,CentOS 6.5 (64-bit) 或更高的版本

    前提条件

    目前,CentOS 仅发行版本中的内核支持 Docker。
    Docker 运行在 CentOS 7 上,要求系统为64位、系统内核版本为 3.10 以上。
    Docker 运行在 CentOS-6.5 或更高的版本的 CentOS 上,要求系统为64位、系统内核版本为 2.6.32-431 或者更高版本。

    # 查看内核版本
    uname -r 
    

    安装Docker

    Docker安装教程(CentOS 7)本人阿里云服务器装成功
    Docker安装教程(CentOS 7)本人腾讯云服务器装成功
    Docker安装教程(CentOS 6)

    Docker管理命令

    # 重新载入后台启动进程
    systemctl daemon-reload
    
    # 启动docker容器 ,每次关闭虚拟机/运服务器时需要启动( 重要!!! )
    sudo service docker start
    
    # 查看Docker容器状态
    sudo service docker status (should see active (running))
    
    # 运行hello-world镜像/测试Docker是否可以使用
    sudo docker run hello-world
    

    Docker底层原理

    Docker结构图

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    工作原理

    Docker是一个Client-Server结构的系统,Docker守护进程运行在主机上,
    然后通过Socket连接从客户端访问,守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器。
    容器,是一个运行时环境,就是我们前面说到的集装箱。

    在这里插入图片描述

    Docker为什么比VM快

    (1) docker有着比虚拟机更少的抽象层。
    由亍docker不需要Hypervisor实现硬件资源虚拟化,
    运行在docker容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。
    因此在CPU、内存利用率上docker将会在效率上有明显优势。
    在这里插入图片描述

    (2) docker利用的是宿主机的内核,而不需要Guest OS。
    因此,当新建一个容器时,docker不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。
    因而避免引寻、加载操作系统内核返个比较费时费资源的过程,
    当新建一个虚拟机时,虚拟机软件需要加载Guest OS,返个新建过程是分钟级别的。
    而docker由于直接利用宿主机的操作系统,则省略了返个过程,因此新建一个docker容器只需要几秒钟。
    通过下图着重了解二者的比较( 图很重要!!!)
    在这里插入图片描述

    第三章 Docker常用命令

    帮助命令

    # 查看docker版本信息
    docker version
    
    # 查看docker所有安装信息
    docker info
    
    # 查看docker帮助 ( 最为重要,学会利用帮助文档来学习 ,这是成为高手的必经之路!!! )
    docker --help
    

    镜像命令

    # 1.列出本地镜像(图1)
    docker images
    
    # option说明
     -a :列出所有镜像
     -q:只列出镜像id
     -digests :显示镜像的摘要信息
    --no-trunc :显示相信信息
    
    
    # 2.搜索某个镜像名字 (会在docker社区搜索相关的镜像, 而我们配置的阿里源只是帮我们同步了docker社区的镜像,图2)
    docker search 
    
    # option说明
    	- s显示收藏数不小于指定值的镜像
        --no-trunc :显示相信信息
        - automated :只列出automated类型的镜像
    
    # 3. 下载镜像(图3)
    docker pull 镜像的名字:[TAG](不写默认为 lasted)
    
    # 4. 删除镜像
    docker rmi  -f 镜像名/镜像id
    docker rmi -f $(docker images -qa )
       
    

    各个选项说明:
    REPOSITORY:表示镜像的仓库源
    TAG:镜像的标签
    IMAGE ID:镜像ID
    CREATED:镜像创建时间
    SIZE:镜像大小
    同一仓库源可以有多个 TAG,代表这个仓库源的不同个版本,我们使用 REPOSITORY:TAG 来定义不同的镜像。
    如果你不指定一个镜像的版本标签,例如你只使用 ubuntu,docker 将默认使用 ubuntu:latest 镜像

    图1
    在这里插入图片描述
    图2
    在这里插入图片描述

    图3
    在这里插入图片描述

    容器命令

    基本命令

    # 1. 新建并启动容器
    docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMOND] [ARGS...]
    
    # OPTIONS 说明
    	--name="容器新名字": 为容器指定一个名称;
    	-d: 后台运行容器,并返回容器ID,也即启动守护式容器;
    	-i:以交互模式运行容器,通常与 -t 同时使用;
    	-t:为容器重新分配一个伪输入终端,通常与 -i 同时使用;
    	-P: 随机端口映射;
    	-p: 指定端口映射,有以下四种格式
    	      ip:hostPort:containerPort
    	      ip::containerPort
    	      hostPort:containerPort
    	      containerPort
    	      
    # eg: 使用镜像centos:latest以交互模式启动一个容器,在容器内执行/bin/bash命令。
    docker run -it centos /bin/bash 
    
     
    # 2. 查询当前正在运行的容器(类比虚拟中的查看进程)
    docker ps [OPTIONS] 
    
    # OPTIONS说明(常用):
    	-a :列出当前所有正在运行的容器+历史上运行过的
    	-l :显示最近创建的容器。
    	-n:显示最近n个创建的容器。
    	-q :静默模式,只显示容器编号。
    	--no-trunc :不截断输出。
    
    
    # 3. 退出容器
    exit  容器停止后退出
    ctrl+p+q  容器不停止退出
    
    # 4 .启动容器
    docker start 容器ID/容器名
    
    # 5. 重启容器 
    docker restart
    
    # 6. 停止容器
    docker stop 容器ID/容器名
    
    # 7. 强制停止容器
    docker kill 容器ID/容器名
    
    # 8. 删除已经停止的容器(如果没有停止,删除后悔停止)
    docker rm 容器ID
    删除多个容器(特别是第二种 ,先查询所有运行的进程, 然后通过管道传到后面的删除操作中)
    docker rm -f $(docker ps -a -q)
    docker ps -a -q | xargs docker rm
    

    重要命令

    # 1. 启动守护式容器(后台运行)
    docker -d 容器名
    
    # 使用镜像centos:latest以后台模式启动一个容器
    docker run -d centos
    
    问题:然后docker ps -a 进行查看, 会发现容器已经退出
    很重要的要说明的一点: Docker容器后台运行,就必须有一个前台进程.
    容器运行的命令如果不是那些一直挂起的命令(比如运行top,tail),就是会自动退出的。
    
    这个是docker的机制问题,比如你的web容器,我们以nginx为例,正常情况下,我们配置启动服务只需要启动响应的service即可。例如service nginx start
    但是,这样做,nginx为后台进程模式运行,就导致docker前台没有运行的应用,
    这样的容器后台启动后,会立即自杀因为他觉得他没事可做了.
    所以,最佳的解决方案是,将你要运行的程序以前台进程的形式运行
    
    # 2. 查看容器日志
    docker logs -f -t --tail 容器ID
    
    eg :(图1)
    docker run -d centos /bin/sh -c "while true;do echo hello testLogs;sleep 2;done"
    docker logs -tf --tail 10 02c81778b0e0
    
    -t 是加入时间戳
    -f 跟随最新的日志打印
    --tail 数字 显示最后多少条
    
    
    # 3. 查看容器内运行的进程(图2)
    docker top 容器ID
    
    # 4. 查看容器内部细节(图3)
    docker inspect 容器ID
    
    # 5.进入正在运行的容器并进行交互(图4)
    docker exec -it 容器ID bashShell
    
    # 6. 重新进入容器(图5)
    docker attach 容器ID bashShell(不写的话默认 /bin/bash下)
    
    # 比较5与6的区别
    attach 直接进入容器启动命令终端, 不会启动新的线程
    exec 是在容器中打开新的终端, 并且可以启动新的线程
    

    图1
    在这里插入图片描述

    图2
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    图3
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    图4
    在这里插入图片描述
    图5
    在这里插入图片描述

    Docker常用命令图解

    在这里插入图片描述

    第四章 Docker镜像

    镜像 / UnionFS(联合文件系统)

    Union文件系统(UnionFS)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统
    它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加,
    同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。Union 文件系统是 Docker 镜像的基础。
    镜像可以通过分层来进行继承. 基于基础镜像(没有父镜像),可以制作各种具体的应用镜像。

    特性
    一次同时加载多个文件系统,但从外面看起来,只能看到一个文件系统,
    联合加载会把各层文件系统叠加起来,这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录

    在这里插入图片描述
    总结:
    镜像就像洋葱圈 ,就像莲花卷 ,一层套一层 ,对外只显示一个文件系统.
    而且, 这种分层镜像还可以复用

    特点

    Dcoker镜像都是只读的 , 当启动容器时, 一个新的可写层被加载到镜像的顶部
    这一层被称为"容器层", "容器层"执行的都称为"镜像层"

    Docker镜像加载原理:

    docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成,这种层级的文件构成文件系统UnionFS。
    在这里插入图片描述
    bootfs(boot file system) 主要包含bootloader和kernel,
    bootloader主要作用是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载bootfs文件系统,Docker镜像的最底层是bootfs
    这一层与典型的Linux/Unix系统是一样的,包含boot加载器和内核。
    当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了,此时内存的使用权已由bootfs转交给内核,此时系统也会卸载bootfs。

    rootfs (root file system) ,在bootfs之上。
    包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件。
    rootfs就是各种不同的操作系统发行版,比如Ubuntu,Centos等等。

    平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G,为什么docker这里才220M

    在这里插入图片描述
    对于一个精简的OS,rootfs可以很小,只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了,
    因为底层直接用Host的kernel,自己只需要提供 rootfs 就行了。
    由此可见对于不同的linux发行版, bootfs基本是一致的, rootfs会有差别, 因此不同的发行版可以公用bootfs。

    Docker镜像Commit操作

    # 提交容器副本实质成为一个新的镜像
    docker commit -m="提交的描述信息" -a="作者"	容器ID 要创建的目标镜像名:[标签名]
    
    
    eg: 同时docker运行tomcat案例
    # 1.  创建交互式界面 ( 相当于前台启动)
    docker run -it -p 8888:8080 tomcat   # 端口映射将8888作为docker的入口,映射到tomcat镜像的8080(图1,图2)
    docker run -it -P  tomcat  #自动端口映射(通过 docker ps查看端口, 图3)
    #后台启动(不会占用当前页面)
    docker run -d -p 8888:8080 tomcat 
    
    
    # 2. 进入tomcat (如果前置启动,另开一个窗口 ,后置启动则直接进入)
    # 查看运行容器ID
    docker ps  
    # 进入根目录
    docker exec -it 容器ID /bin/bash
    /usr/local/tomcat# rm -rf webapps/docs/ 
    # 删除后访问tomcat ,可以看到访问主页下的文档出现404(图4)
    
    # 3. 提交容器副本实使之为一个新的镜像
    # 查看运行容器ID
    docker ps  
    # 提交容器
    docker commit -m="del tomcat docs" -a="timepaus" 容器ID tomcat:v1.2
    # 查看镜像(图5)
    docker images
    
    # 4.同时启动新镜像并和原来的对比
    可以看到我们自己提交的新镜像也没有文档()
    但是我们重新下载的tomcat是有的
    

    图1
    在这里插入图片描述
    图2
    在这里插入图片描述
    图3
    在这里插入图片描述
    图4

    在这里插入图片描述
    图5
    在这里插入图片描述

    第五章 Docker容器数据卷

    简介

    类似Redis中的rdb文件和aof文件
    用于容器的持久化和荣期间的继承与共享数据

    容器内添加数据卷

    1.直接命令添加

    # 通过-v命令直接添加 (需要在根目录下创建 containerData  )
    # 创建后修改容器内containerData 会同步到hostData ,反之亦是如此
    docker run -it -v /hostData:/containerData  镜像名/ID
    
    # 创建只读权限的文件 , 容器内只能读取这个文件, 但是不能修改. ro: readonly
    docker run -it -v /宿主机绝路路径目录:/容器内目录:ro 镜像名
    

    2.Docker添加

    DockerFile的简单理解
    在这里插入图片描述

    # 1. 宿主机根目录下创建mydocker文件夹并进入
    
    
    # 2. 在mydocker文件想创建DockerFile文件并编辑,内容如下(图1)
    
    # volume test
    FROM centos
    VOLUME ["/dataVolumeContainer1","/dataVolumeContainer2"]
    CMD echo "finished,--------success1"
    CMD /bin/bash
    
    说明:
    出于可移植和分享的考虑,用-v 主机目录:容器目录这种方法不能够直接在Dockerfile中实现。
    由于宿主机目录是依赖于特定宿主机的,并不能够保证在所有的宿主机上都存在这样的特定目录。
    
    
    3. 使用docker build命令创建一个镜像, 并挂载指定宿主机指定文件
    docker build -f /mydocker/DockerFile -t 定义的新镜像名称
    
    4. 查看镜像
    docker images
    
    5.运行新镜像
    docker run -it 定义的新镜像ID /bin/bash
    
    6.通过镜像运行后生成的容器ID查看 (图2), 对应的主机映射的数据卷地址
    docker ps
    docker inspect 容器ID
    
    7.测试添加卷和主机是否互通有无
    在容器中创建文件, 看看主机中是否创建对应的文件
    
    注意: 
    Docker挂载主机目录(第3步)Docker访问出现cannot open directory .: Permission denied
    解决办法:在挂载目录后多加一个--privileged=true参数即可
    

    图1
    在这里插入图片描述

    图2, 查看运行的容器id相关信息 docker inspect 容器ID
    在这里插入图片描述
    对比与总结
    在这里插入图片描述

    数据卷容器

    命名的容器挂载数据卷,其它容器通过挂载这个(父容器)实现数据共享,
    挂载数据卷的容器,称之为数据卷容器

    实现步骤

    # 1. 以上一步所建镜像为模板 ,首先启动一个父容器dc01 ,在创建容器的数据卷文夹中创建一个文件(图1)
    docker run -it --name 	dc01 zzyy/centos
    touch dc01_add.txt
    
    # 2. 创建子容器dc02,dc03继承自dc01 , 在创建容器的数据卷文夹中创建一个文件(图2)
    docker run -it --name dc02 --volumes-from dc01 zzyy/centos
    touch dc02_add.txt
    docker run -it --name dc03 --volumes-from dc01 zzyy/centos
    touch dc01=3_add.txt
    
    
    # 3. 回到dc01可以看到所有数据都被共享了(图3)
    # 4. 删除dc01, dc02修改后dc03是否可访问,可以 (图4)
    # 5. 删除dc02dc03是否可以访问, 可以(图5)
    # 6. 新建dc04继承dc03是否可以访问, 可以(图6)
    
    结论
    容器之间配置信息的传递, 数据卷的生命周期一直持续到没有容器使用它为止
    

    图1
    在这里插入图片描述
    图2
    在这里插入图片描述
    图3
    在这里插入图片描述
    图4
    在这里插入图片描述

    图5
    在这里插入图片描述
    图6
    在这里插入图片描述

    第六章 DockerFile解析

    介绍

    Dockerfile是用来构建Docker镜像文件 ,是有一系列命令和参数构成的脚本

    构建步骤

    1.编写Dockerfile文件
    2.docker build
    3.docker run

    格式

    以centos的文件为例

    FROM scratch
    ADD centos-8-container.tar.xz /
    
    LABEL org.label-schema.schema-version="1.0" \
        org.label-schema.name="CentOS Base Image" \
        org.label-schema.vendor="CentOS" \
        org.label-schema.license="GPLv2" \
        org.label-schema.build-date="20190927"
    
    CMD ["/bin/bash"]
    

    语法

    1. 每条保留字指令都必须为答谢字母且后面至少跟一个参数
    2. 指令从上到下, 顺序执行
    3. #表示注释
    4. 每条指令都会创建一个一个新的镜像层, 并提交

    Docker执行DockerFile的大致流程

    1. docker从基础镜像运行一个容器
    2. 执行一条指令并对容器做出修改
    3. 执行类似docker commit 的操作提交一个新的镜像层
    4. docker 再基于刚提交的镜像运行一个新容器
    5. 执行dockerfile 中的下一条执行, 直至所有指令都完成

    从应用软件的角度来看,Dockerfile、Docker镜像与Docker容器分别代表软件的三个不同阶段,

    • Dockerfile是软件的原材料
    • Docker镜像是软件的交付品
    • Docker容器则可以认为是软件的运行态。

    Dockerfile面向开发,Docker镜像成为交付标准,
    Docker容器则涉及部署与运维,三者缺一不可,合力充当Docker体系的基石。

    在这里插入图片描述

    1 Dockerfile,需要定义一个Dockerfile,Dockerfile定义了进程需要的一切东西。Dockerfile涉及的内容包括执行代码或者是文件、环境变量、依赖包、运行时环境、动态链接库、操作系统的发行版、服务进程和内核进程(当应用进程需要和系统服务和内核进程打交道,这时需要考虑如何设计namespace的权限控制)等等;
    2 Docker镜像,在用Dockerfile定义一个文件之后,docker build时会产生一个Docker镜像,当运行 Docker镜像时,会真正开始提供服务;
    3 Docker容器,容器是直接提供服务的

    DockerFile保留字指令

    查看tomcat的DockerFile文件 ,更好理解保留字
    在这里插入图片描述

    保留字整合案例

    自定义镜像

    我们安装的centos精简版是没有vim和ifconfig命令的支持的
    我们可以通过编写Dockerfile令其支持这些功能

    # 1.搜索centos镜像并下载
    docker search centos
    docker pull centos
    
    # 2.编写创建一个文件( /mydoker/dockerfile_centos ),编写Dockerfile ,内容如下
    --------------------------------------------------------------------
    FROM centos
    MAINTAINER timepause<qq_43371556@csdn.net>
    
    ENV MYPATH /usr/local
    WORKDIR $MYPATH
    
    RUN yum -y install vim
    RUN yum -y install net-tools
    
    EXPOSE 80
    
    CMD echo $MYPATH
    CMD echo "install vim and ifconfig commond plug-in components success"
    CMD /bin/bash
    -----------------------------------------------------------------------
    
    
    
    # 3. 编译运行centos( 注意最后的空格和点号,图1 )
    docker build -f /mydoker/dockerfile_centos -t mycentos:1.3 .
    
    # 4. 测试功能( 图2 )
    # 查看是否新增镜像
    docker ps
    # 运行新镜像 
    docker run -it mycentos:1.3
    # 在容器中使用vim 与if config命令
    
    

    图1
    在这里插入图片描述

    图2
    在这里插入图片描述

    自定义tomcat9

    # 1. 创建存放生成镜像文件的目录
    mkdir -p /myuse/mydocker/tomcat9
    
    # 2.创建相关文件(c.txt用于测试)
    touch c.txt 
    
    
    # 3.上传tomcat和jdk(一定要注意版本, 根据版本修改Dockerfile文件, 图1)
    
    #. 4.创建并编辑Dockerfile(需要提前下载centos)
    vim Dockerfile
    ---------------------Dockerfile-------------------------------
    FROM         centos
    MAINTAINER    chy<chy@qq.com>
    #把宿主机当前上下文的c.txt拷贝到容器/usr/local/路径下
    COPY c.txt /usr/local/cincontainer.txt
    #把java与tomcat添加到容器中
    ADD jdk-8u11-linux-x64.tar.gz /usr/local/
    ADD apache-tomcat-9.0.27.tar.gz /usr/local/
    #安装vim编辑器
    RUN yum -y install vim
    #设置工作访问时候的WORKDIR路径,登录落脚点
    ENV MYPATH /usr/local
    WORKDIR $MYPATH
    #配置java与tomcat环境变量
    ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.8.0_11
    ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
    ENV CATALINA_HOME /usr/local/apache-tomcat-9.0.27
    ENV CATALINA_BASE /usr/local/apache-tomcat-9.0.27
    ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$CATALINA_HOME/lib:$CATALINA_HOME/bin
    #容器运行时监听的端口
    EXPOSE  8080
    #启动时运行tomcat
    # ENTRYPOINT ["/usr/local/apache-tomcat-9.0.8/bin/startup.sh" ]
    # CMD ["/usr/local/apache-tomcat-9.0.8/bin/catalina.sh","run"]
    CMD /usr/local/apache-tomcat-9.0.27/bin/startup.sh && tail -F /usr/local/apache-tomcat-9.0.27/bin/logs/catalina.out
    ---------------------Dockerfile-------------------------------
    
    
    
    
    # 5.构建镜像(在存放这些文件的目录下,图2)
    # 如果Dockerfile文件名称就是Dockerfile,可以省略参数 -f /Dockerfile所在位置的书写
    docker build -t mytomcat9 .
    
    # 6.查看镜像并运行镜像( 图3)
    docker images
    # 运行镜像 (后台启动, 成功后如图4)
    docker run -d -p 8080:8080 --name myt9 -v /myuse/mydocker/tomcat9/test:/usr/local/apache-tomcat-9.0.27/webapps/test -v /myuse/mydocker/tomcat9/tomcat9logs/:/usr/local/apache-tomcat-9.0.27/logs --privileged=true  mytomcat9
    
    # 注意这里配置了容器卷的映射,宿主机的test文件夹映射到tomcat的webapps目录下的test文件,且二者可以互通有无. 
    docker exec -it 容器ID /bin/bash #进入容器根目录 ,可以访问相关页面
    
    # 7. 访问成功后, 添加jsp文件与web.xml文件( a.jsp用于访问测试 ,web.xml用于令jsp页面可以编译)
    vim a.jsp
    mkidr WEB-INF
    vim /WEB-INF/web.xml
    ------------------------------------------a.jsp---------------------------
    <%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
    <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
    <html>
      <head>
        <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
        <title>Insert title here</title>
      </head>
      <body>
    
        -----------welcome------------
        <="i am in docker tomcat self "%>
        <br>
        <br>
        <% System.out.println("=============docker tomcat self");%>
      </body>
    </html>
    ------------------------------------------a.jsp---------------------------
    
    
    
    ------------------------------------------web.xml-----------------------------------
    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    
    <web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
      xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee
                          http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
      version="4.0"
      metadata-complete="true">
    </web-app>
    ------------------------------------------web.xml-----------------------------------
    
    # 8. 重启服务, 访问a.jsp(图5)
    # 查看当前容器id
    docker ps (查看当前容器ID)
    docker ps -a (查看所有运行过的容器ID)
    # 重启服务
    docker restart 容器ID
    # 访问a.jsp页面
    

    图1
    在这里插入图片描述
    图2
    在这里插入图片描述

    图3
    在这里插入图片描述
    图4

    在这里插入图片描述
    图5

    在这里插入图片描述

    第七章 通过Docker安装软件

    MySQL

    # 1. 以安装mysql5.6为例(不知道什么原因5.7下不来)
    docker pull mysql:5.6
    
    # 2. 运行镜像,启动容器(端口3306,root用户密码:root,运行镜像:mysql5.6)
    docker run -p 3306:3306 --name mysql -v /datebase/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d -v /datebase/mysql/logs:/logs -v /datebase/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql:5.6
    
    # 3. 进入msql内部测试登陆
    docker ps
    ## 进入mysql的当前目录下
    docker exec -it MySQL运行成功后的容器ID/name     /bin/bash
    ## 输入账号密码
    mysql -u 账号 -p(然后根据提示输入密码)
    
    
    # 4.连接数据库的图形化界面
    ## Mysql 解决连接客户端时出现1251 client does not support ...问题
    ALTER USER  'root'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'mysql密码';
    ALTER USER  'root'@'localhost' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'mysql密码';
    
    # 5. 备份数据库数据,之后我们可以通过直接读取这个sql文件恢复数据
    docker exec myql服务容器ID sh -c ' exec mysqldump --all-databases -uroot -p"root" ' > /datebase/all-databases.sql
    

    在这里插入图片描述

    Redis

    # 1.下载最新版redis镜像
    docker pull redis
    
    # 2.运行镜像(redis端口2333, -d后的redis不加参数默认为redis:latest)
    # 注意本地数据卷与容器内数据卷目录的对应
    docker run -p 2333:6379 -v /myuse/myredis/data:/data -v /myuse/myredis/conf/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf  -d redis redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --appendonly yes
    
    # 3.上传redis.conf到本地数据卷所在目录
    本地数据卷坐在目录 : /myuse/myredis/conf
    文件地址(太大了 ,这里放不下) : https://download.csdn.net/download/qq_43371556/11889084
    
    # 4. 运行redis的cil----shell命令行
    docker exec -it 运行着Rediis服务的容器ID redis-cli
    # 远程连接 docker redis
    docker exec -it redis_s redis-cli -h 192.168.1.100 -p 6379 -a your_password //如果有密码 使用 -a参数
    
    

    RabbitMQ

    # 1.下载镜像
    docker pull rabbitmq:3.7.7-management
    
    # 2.运行镜像
    docker run -d --name rabbitmq3.7.7 -p 5672:5672 -p 15672:15672 -v `pwd`/data:/var/lib/rabbitmq --hostname myRabbit -e RABBITMQ_DEFAULT_VHOST=/ -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=admin df80af9ca0c9
    
    -d 后台运行容器;
    --name 指定容器名;
    -p 指定服务运行的端口(5672:应用访问端口;15672:控制台Web端口号);
    -v 映射目录或文件;
    --hostname  主机名(RabbitMQ的一个重要注意事项是它根据所谓的 “节点名称” 存储数据,默认为主机名);
    -e 指定环境变量;(RABBITMQ_DEFAULT_VHOST:默认虚拟机名;RABBITMQ_DEFAULT_USER:默认的用户名;RABBITMQ_DEFAULT_PASS:默认用户名的密码)
    
    
    # 3.访问 (如下图)
    http://ip:15672
    账号 :admin
    密码: admin
    

    在这里插入图片描述

    MongoDB

    # 1.查看docker+MongoDB版本(图1)
    docker search
    
    # 2.下载最新的MongoDB
    docker pull mongo
    
    # 3.将镜像运行成容器
    docker run -itd --name mongo -p 27017:27017 mongo --auth
    ## 参数说明:
    -p 27017:27017 :映射容器服务的 27017 端口到宿主机的 27017 端口。外部可以直接通过 宿主机 ip:27017 访问到 mongo 的服务。
    --auth:需要密码才能访问容器服务。
    
    # 4.使用以下命令添加用户和设置密码,并且尝试连接。
    $ docker exec -it mongo mongo admin
    # 创建一个名为 admin,密码为 123456 的用户。
    >  db.createUser({ user:'admin',pwd:'123456',roles:[ { role:'userAdminAnyDatabase', db: 'admin'}]});
    # 尝试使用上面创建的用户信息进行连接。
    > db.auth('admin', '123456')
    

    图1
    在这里插入图片描述

    安装vsftpd+Nignx(图片服务器)

    环境搭建

    通过搭建Nginx和vfstpd 实现文件服务器

    # 1. 安装docker-compose . 实现对相关软件的配置
    curl -L https://get.daocloud.io/docker/compose/releases/download/1.25.4/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose
    chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
    
    # 2. 编写docker-compose.yml 配置文件
    ## 需要需要修改的地方的是: 
    ## /data/ftp:/home/vsftpd/ftpuser(20行), /data/ftp 是ftp中图片存放的地址
    ## /data/ftp:/home/images(11行) , /data/ftp 是Nginx来对应ftp中图片存放的地址
    ## FTP_USER,FTP_PASS 代表ftp用户的账号和密码, 需要在Linux中提前添加用户 
    ## 添加用户命令 a. useradd ftpuser,b. passwd ftpuser 然后输入自定义密码  
    ## ~/pic/nginx/conf/nginx.conf(9行), 注意! 需要提前准备Nginx的配置文件nginx.conf, ~ 代表home目录
    ## PASV_ADDRESS: 192.168.40.21, PASV_ADDRESS后面填写的是ftp服务器的ip
    ----------------docker-compose.yml---------------------
    version: '2'
    services:
      nginx-image:
        image: nginx:1.15.8
        ports:
          - "80:80"
        volumes:
          - ~/pic/nginx/html:/usr/share/nginx/html
          - ~/pic/nginx/conf/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf
          - ~/pic/nginx/logs:/var/log/nginx
          - /data/ftp:/home/images
        restart: always
      vsftpd:
        image: fauria/vsftpd
        ports:
          - "20:20"
          - "21:21"
          - "21100-21110:21100-21110"
        volumes:
          - /data/ftp:/home/vsftpd/ftpuser
        environment:
          FTP_USER: ftpuser
          FTP_PASS: 1q2w3e4r
          PASV_ADDRESS: 192.168.40.21
          PASV_MIN_PORT: 21100
          PASV_MAX_PORT: 21110
          LOCAL_UMASK: 022
        restart: always
    -------------------------------------
    
    # 3. 分享上面需要nginx.conf文件放在下面了
    vim /home/pic/nginx/conf/nginx.conf
    
    # 4. docker-compose执行, 需要在docker-compose.yml所在的目录下执行
    docker-compose up -d
    
    # 5. docker ps(查看容器是否执行, 下图1)
    

    图1
    在这里插入图片描述

    上面第三步所需的nginx.conf配置文件

    # root   /data/ftp/, /data/ftp/代表的是我们上面配置的ftp图片存放的地址, 只需要修改这一处
    location / { root   /data/ftp/;i ..... }
    

    完整配置文件

    #user  nobody;
    worker_processes  1;
    
    #error_log  logs/error.log;
    #error_log  logs/error.log  notice;
    #error_log  logs/error.log  info;
    
    #pid        logs/nginx.pid;
    
    
    events {
        worker_connections  1024;
    }
    
    
    http {
        include       mime.types;
        default_type  application/octet-stream;
    
        #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
        #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
        #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    
        #access_log  logs/access.log  main;
    
        sendfile        on;
        #tcp_nopush     on;
    
        #keepalive_timeout  0;
        keepalive_timeout  65;
    
        #gzip  on;
    
        server {
            listen       80;
            server_name  localhost;
    
            #charset koi8-r;
    
            #access_log  logs/host.access.log  main;
    
            location / {
                root   /data/ftp/; # /data/ftp/代表的是我们上面配置的ftp图片存放的地址, 只需要修改这一处
                index  index.html index.htm;
            }
    
            #error_page  404              /404.html;
    
            # redirect server error pages to the static page /50x.html
            #
            error_page   500 502 503 504  /50x.html;
            location = /50x.html {
                root   html;
            }
        }
    
    
    
    }
    
    

    代码测试

    1. 添加依赖
    <!--文件上传与下载-->
             <dependency>
                 <groupId>commons-net</groupId>
                 <artifactId>commons-net</artifactId>
                 <version>3.3</version>
             </dependency>
             <dependency>
                <groupId>org.slf4j</groupId>
                <artifactId>slf4j-api</artifactId>
                <version>1.7.7</version>
                <scope>compile</scope>
            </dependency>
    
    1. 工具类代码
    package com.clife.common.utils;
    
    import org.apache.commons.net.ftp.FTP;
    import org.apache.commons.net.ftp.FTPClient;
    import org.apache.commons.net.ftp.FTPFile;
    import org.apache.commons.net.ftp.FTPReply;
    import org.slf4j.Logger;
    import org.slf4j.LoggerFactory;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
    
    import java.io.*;
    
    /**
     * ftp上传下载工具类
     */
    public class FtpUtil {
    
    	private static   String hostname="192.168.40.21";
    	private static   int port=21;
    	private static   String ftpusername="ftpuser";
    	private static   String ftppassword="ftpuser";
    	private static   String basePath="/data/ftp";
    	private static   String filePath="";
    
    	//日志打印
    	private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FtpUtil.class);
    
    	/**
    	 * 文件上传封装方法
    	 * @param sourceFileName 本地文件绝对地址,目录+文件名, eg:D:\\1.jpg
    	 * @param targetFileName 上传到ftp服务器/data/ftp/目录下的文件名
    	 * @return
    	 * @throws FileNotFoundException
    	 */
    	public static boolean ftpUploadFile(String sourceFileName, String targetFileName) throws FileNotFoundException {
    		FileInputStream in=new FileInputStream(new File(sourceFileName));
    		boolean b = uploadFile(hostname, port, ftpusername, ftppassword, basePath, filePath, targetFileName, in);
    		return b;
    	}
    
    	/**
    	 * Description: 向FTP服务器上传文件
    	 * @param host FTP服务器hostname
    	 * @param port FTP服务器端口
    	 * @param username FTP登录账号
    	 * @param password FTP登录密码
    	 * @param basePath FTP服务器基础目录
    	 * @param filePath FTP服务器文件存放路径。例如分日期存放:/2015/01/01。文件的路径为basePath+filePath
    	 * @param filename 上传到FTP服务器上的文件名
    	 * @param input 输入流
    	 * @return 成功返回true,否则返回false
    	 */
    public static boolean uploadFile(String host, int port, String username, String password, String basePath,
    			String filePath, String filename, InputStream input) {
    		boolean result = false;
    		FTPClient ftp = new FTPClient();
    		try {
    			int reply;
    			ftp.connect(host, port);// 连接FTP服务器
    			logger.info("连接ftp成功...");
    			// 如果采用默认端口,可以使用ftp.connect(host)的方式直接连接FTP服务器
    			ftp.login(username, password);// 登录
    			logger.info("ftp用户登陆成功!!!");
    			reply = ftp.getReplyCode();
    			if (!FTPReply.isPositiveCompletion(reply)) {
    				ftp.disconnect();
    				return result;
    			}
    			//切换到上传目录
    			if (!ftp.changeWorkingDirectory(basePath+filePath)) {
    				//如果目录不存在创建目录
    				String[] dirs = filePath.split("/");
    				String tempPath = basePath;
    				for (String dir : dirs) {
    					if (null == dir || "".equals(dir)) {continue;}
    					tempPath += "/" + dir;
    					if (!ftp.changeWorkingDirectory(tempPath)) {
    						if (!ftp.makeDirectory(tempPath)) {
    							return result;
    						} else {
    							ftp.enterRemotePassiveMode();
    							ftp.changeWorkingDirectory(tempPath);
    						}
    					}
    				}
    			}
    			//设置上传文件的类型为二进制类型
    			ftp.setFileType(FTP.BINARY_FILE_TYPE);
    			//上传文件
    			if (!ftp.storeFile(filename, input)) {
    				logger.info("文件 {} 上传失败!",filename);
    				return result;
    			}
    			input.close();
    			ftp.logout();
    			result = true;
    			logger.info("文件 {} 上传成功!",filename);
    		} catch (IOException e) {
    			e.printStackTrace();
    		} finally {
    			if (ftp.isConnected()) {
    				try {
    					ftp.disconnect();
    				} catch (IOException ioe) {
    				}
    			}
    		}
    		return result;
    	}
    
    
    
    	public static void main(String[] args) {
    		//FileInputStream in=new FileInputStream(new File("D:\\1.jpg"));
    		//boolean flag = uploadFile("192.168.40.21", 21, "ftpuser", "ftpuser", "/data/ftp","", "123.png", in);
    		boolean flag = false;
    		try {
    			flag = ftpUploadFile("D:\\11.jpg", "6666.jpg");
    			System.out.println(flag);
    		} catch (FileNotFoundException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    
    
    	}
    }
    
    
    1. 图片访问
      http://192.168.40.21/6666.jpg

    第八章 发布镜像到阿里云

    步骤

    # 1.登陆阿里云, 进入容器镜像服务(可以通过下方地址注册登录跳转到容器镜像服务)
    https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/repositories
    
    # 2. 创建镜像仓库(图1)
    # 3. 在docker中登陆 ,根据图2,图3中的操作指南进行操作
    
    # 5. 将正在运行的容器创建成一个镜像(图4)
    docker commit 
    
    OPTIONS说明:
    -a :提交的镜像作者;
    -m :提交时的说明文字;
    
    # 4.将镜像推送到阿里云的镜像仓库(最好是根据阿里云上的操作指南)
    docker tag [ImageId] registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/timepause/mydocker:[镜像版本号]
    sudo docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/timepause/mydocker:[镜像版本号]
    
    # 5. 搜索镜像 ,下载镜像(图5,图6)
    docker pull 复制的镜像地址
    

    图1
    在这里插入图片描述
    图2
    在这里插入图片描述
    图3

    在这里插入图片描述

    图4
    在这里插入图片描述
    图5
    在这里插入图片描述
    图6
    在这里插入图片描述


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