體驗Windows環境下容器技術的魅力

徐峰 呂鶴青

摘要：該文通過在windows環境下搭建Docker環境，并設計了直觀的實驗，體會容器技術的神奇功能，是容器技術入門的一種新嘗試。

關鍵詞：容器;docker;nginx

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）29-0238-02

新一代信息技術，特別是物聯網、云計算、大數據、人工智能是當前最具活力的新興產業，其中物聯網實現了萬物互聯的物理基礎，提供了海量的實時數據，云計算虛擬化各種資源，為大數據的處理和基于大數據的人工智能提供計算、存儲、網絡等各種資源，隨著數據量和訪問需求的不斷爆發式增長，需求與技術在互相成就的同時都在飛速發展變化。

作為基礎支撐的云計算近年來各種新技術層出不窮，其中最耀眼的明星當屬容器技術，2013年推出的Docker及2014年google推出的Kubernetes讓容器技術得到了業界的廣泛認可，天貓雙十一的天量交易后臺就是容器技術在支撐，目前容器技術已經成為云計算領域最炙手可熱的技術熱點。

系統掌握容器技術不是一件容易的事情，需要深入學習Knux、有服務器搭建經驗和網絡知識基礎、需要學習python、Golang語言，需要有寫腳本的功底和用命令行解決大多數問題的習慣等等，僅linux的CLI界面就擋住了大多數人的熱情，因為Docker是基于Linux內置的Namespace和CGroup等系統內隔離機制而抽象出來的一種輕虛擬化技術，所以一直以來網絡上的教程都是基于linux的，無形中抬高了容器技術的門檻，搭建一個可看到效果的環境對大多數人來說都是很困難的，筆者從事高職計算機教學，在計算機類非云計算專業學生教學過程中，按照常規方法，真正能夠自己搭建出容器環境的同學寥寥無幾。2016年8月，微軟在winlO的年度更新中正式推出了dockerforwindows，讓不習慣linux環境的人有了更多的選擇，但相關教程極為匱乏，為給初學者設計一個能夠直觀感受到容器技術魅力的實訓環境，激發學習容器技術的興趣，本文在windows環境下快速搭建docker環境，通過簡單幾步實現容器技術，并通過幾個小實驗，體會容器技術的強大魅力，打開容器技術的大門。

1容器能做什么

相比于物理機，虛擬機實現了在1臺主機上可以同時跑多個操作系統，如在一臺內存8G的Windows上安裝vmware，在vmware里可以創建3臺內存為2G的linux虛擬機，但再多創建就比較困難了，而且每個虛擬機都是一個完整的操作系統，占用空間很大，因為每個虛擬機內的操作系統都是互相獨立的，容器技術正是為了解決這個問題出現的，他能夠極其輕量的打包必要的Bin/Lib，可以根據鏡像秒級部署出類似真正操作系統的容器、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資源，可以輕松在8G內存的主機上部署出上百個容器，在持續集成和微服務等領域具有極強的應用價值。

2安裝Docker for windows

用戶計算機要已經開啟了BIOS設置中的硬件虛擬化支持，使用的操作系統選用WINDOWSl0的64位版，驗證系統的.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“啟用或關閉win-dows功能”，確認Hyper-V功能已經啟用，在https：//hub.docker.con上注冊一個用戶，搜索docker desktop forwindows，大小約835M，下載到本地安裝即可，安裝過程需要重新啟動，完成后在右下角會有docker圖標出現，鼠標移動到圖標會顯示DockerDesktop is tuning就表示正常啟動，然后在命令行下輸入dockerversion可看到docker版本號，表示安裝完成。

3從Docker Hub上下載鏡像

DockerHub是一個由Docker公司運行和管理的基于云的存儲庫。它是一個在線存儲庫，Docker鏡像可以由其他用戶發布和使用，截至本文寫作時docker hub上有2，566，623個公開的鏡像，其中很多都是非常高質量的鏡像，這樣我們就可以站在巨人的肩膀上直接使用這些優質鏡像，從Docker Hub上下載鏡像到本地也很簡單，例如Nginx是一個高性能的HTTP和反向代理web服務器，我想下載一個包含nginx網站功能的鏡像，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即可看到已經下載下來的該鏡像，其中有一個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，在下載時的格式為docker pullnginx：v1，不指定或默認時就是latest。

4生成一個容器

已經有了這個鏡像，下面我如果想運行這個鏡像，也就是要生成一個容器，此過程類似于面向對象編程中類和對象的關系，類就是這個鏡像，對象或者實例就是容器，生成容器的過程就是實例化的過程，生成的容器就類似于一個獨立的虛擬機，可以正常提供服務，生成容器的命令為：docker rtln_namewebserv-d-p 80：80ngnix，docker FllB表示運行一個容器，一namewebserv是給這個容器起一個名字，-d表示后臺運行，-p80：80表示把本機的80端口與容器里面操作系統的80端口進行映射，這樣訪問本機的80端口就相當于訪問容器里面操作系統的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”，默認是latest，這里取默認的，后續如果運行的是其他版本的鏡像，生成容器時需要加上“：版本號”進行區分。這樣我們就生成了一個容器，打開瀏覽器，在地址欄輸入127.0.0.1就可以看到nginx的頁面。

5生成100個容器

前面已經生成了一個容器，但到此為止我們沒有看到容器的優勢，下面我們就驗證一下使用容器的魅力，首先打開按Ctrl+Ah+Del打開任務管理器，切換到性能，查看當前系統CPU和內存的占用情況。

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構建了一個循環結構，%xin（1，1，99）是控制循環從l開始，每次增加l，直到99，其中%x為循環中1-99當前的值，d0docker run-nameweb%x-d-p 80%x：80nginx為前面生成容器的命令，為了給這100個容器分別起不同的名字，100個容器的網站分配本機不同的端口號，所以用web%x和80%x：80來自動命名，這樣我們就生成了100個容器（本循環生成99個，加上前面那個共100個），這100個容器相當于生成了100個安裝有linux操作系統和nginx網站的100臺虛擬機在同時運行，在命令行模式下輸入dockerps可以看到生成的這100個容器的具體狀態。如果要驗證nginx服務器的效果，打開瀏覽器輸入127.0.0.1：80（1-99），可以看到都能打開對應網站頁面，說明我們生成的容器都可以正常運行，此時查看任務管理器，可以看到CPU和內存基本沒有變化，我們測試100個容器遠遠沒有達到系統的極限能力，這在傳統的單機或虛擬機等方式來實現同等功能是不可想象的，這就是容器技術的魅力。

6批量刪除容器

強制刪除一個正在運行的容器的命令是docker rm_f容器ID，如刪除ID為51f9f4a63f2c容器的命令是：docker rm-f51f9f4a63f2c，但當前有100個容器，如果一個個刪除效率很低，在linux下可以很容易通過docker rm-f$（dockerps-aq）實現，docker ps-aq命令可以取出所有容器的id號，但windows命令行模式下不支持這種語法，此時我們可以用windows自帶的Windows PowerShell來實現類似于Linux腳本功能的命令，在Windows PowerShell提示符下輸入docker rm-f（doeker ps—aq），即可批量刪除當前運行的所有容器。通過輸入docker ps可驗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，新建一個鏡像并不需要一切從零開始，完全可以在一個成熟的基礎鏡像上，通過疊加一點點自己的內容來生成一個屬于自己的新鏡像，這個功能在持續集成領域具有非常重要的作用，也就是容器通過分層的思想，把原本復雜冗長的基礎環境搭建，變得簡潔高效。

生成一個新鏡像可以用docker commit命令直接生成，但大多是用dockeffile的方法，dockerfile是一個文件，簡單說就是類似于一個批處理文件，一般規定基礎鏡像是什么，然后在鏡像中需要增加什么內容，比如我希望在nginx基礎鏡像下，把網站首頁改為"This is my new site！”這幾個字，就可以首先創建一個新目錄如mvsit，進入這個目錄后創建一個文件名為dockerfile的文件，內容為：

FROM nginx

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

其中FROM nginx為指定基礎鏡像為nginx，/usr/share/nginx/html/index.html為nginx容器中網站的首頁文件，所以第一條命令是指定基礎鏡像，第二條命令是更改鏡像中什么內容，當然還可以增加更多的更改內容，完成后使用dockerbuild-t nginx：v1.即可新建一個鏡像f注意命令最后有一個點，代表當前目錄，不能缺），nginx：v1中的v1是指新生成的版本號，使用docker images即可查看到存儲庫中增加了一個新鏡像nginx，TAG為v1，這就是我們通過dockefffle自己新建的鏡像，下面就可以用新建的鏡像利用前面實驗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法格式了。

以上我們從熟悉的windows環境完成了容器環境搭建，下載鏡像并運行和刪除容器、自己新建鏡像等常規操作，盡管實現了基本功能，但我們也看到容器技術的深入學習必須要有linux基礎做支撐，腳本語言的能力、服務器搭建的基礎、網絡基礎甚至是外語的基礎都是不可或缺的，docker是很新的技術，很多幫助文件和資料需要閱讀英文原版的，在經歷一段痛苦的摸索過程后才能領會容器技術的更多魅力。