ARM平臺實現(xiàn)Docker容器技術(shù)

什么是Docker？

（1）Docker的架構(gòu)

Docker是一個開源的應(yīng)用容器引擎，讓開發(fā)者可打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個可移植的鏡像中，然后發(fā)布到任何流行的Linux或Windows機器上，亦可實現(xiàn)虛擬化。容器是完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口。使用Docker，可像管理應(yīng)用程序一樣管理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。通過利用Docker的快速發(fā)布、測試和部署代碼的方法，可顯著減少產(chǎn)品開發(fā)時間。

Docker使用客戶端——服務(wù)器(C/S)體系結(jié)構(gòu)。Docker客戶端與Docker守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行通信，后者執(zhí)行構(gòu)建、運行和分發(fā)Docker容器的繁重工作。Docker客戶端和守護(hù)進(jìn)程可在同一個系統(tǒng)上運行，亦可將Docker客戶端連接至遠(yuǎn)程Docker守護(hù)進(jìn)程。Docker客戶端和守護(hù)進(jìn)程使用REST API、UNIX套接字或網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行通信。

圖1

（2）Docker的作用

更高效的利用系統(tǒng)資源：Docker對系統(tǒng)資源的利用率更高，無論是應(yīng)用執(zhí)行速度，內(nèi)存損耗或者文件存儲速度，都要比傳統(tǒng)虛擬機技術(shù)更高效。因此，相比虛擬機技術(shù)，一個相同配置的主機往往可以運行更多數(shù)量的應(yīng)用。

更快速的啟動時間：傳統(tǒng)的虛擬機技術(shù)啟動應(yīng)用服務(wù)往往需要數(shù)分鐘，而Docker容器應(yīng)用，由于直接運行于宿主內(nèi)核，無需啟動完整的操作系統(tǒng)，因此可以做到秒級，甚至毫秒級的啟動時間，大大的節(jié)約了開發(fā)測試，部署的時間。

一致的運行環(huán)境：開發(fā)過程中常見的一個問題是環(huán)境一致問題，由于開發(fā)環(huán)境，測試環(huán)境，生產(chǎn)環(huán)境不一致，導(dǎo)致有些bug并未在開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)。而Docker的鏡像提供了除內(nèi)核外完整的運行時環(huán)境，確保環(huán)境一致性，從而不會在出現(xiàn)“這段代碼在我機器上沒問題”這類問題。

持續(xù)支付和部署：對開發(fā)和運維人員來說，最希望就是一次創(chuàng)建和部署，可以在任意的地方運行。（定制應(yīng)用鏡像來實現(xiàn)集成、持續(xù)支付、部署。開發(fā)人員可以通過dockerfile來進(jìn)行鏡像構(gòu)建，并結(jié)合持續(xù)集成系統(tǒng)進(jìn)行集成測試，而運維人員則可直接在生產(chǎn)環(huán)境中快速部署該鏡像，甚至結(jié)合持續(xù)部署系統(tǒng)進(jìn)行自動部署）。而且使用dockerfile使鏡像構(gòu)建透明化，不僅僅開發(fā)團(tuán)隊可理解應(yīng)用運行環(huán)境，也方便運維團(tuán)隊理解應(yīng)用運行所需條件，幫助更好的生產(chǎn)環(huán)境中部署該鏡像。

更輕松的遷移：由于Docker確保了執(zhí)行環(huán)境的一致性，使得應(yīng)用的遷移更加的容易。Docker可在很多平臺上運行，無論是物理機、虛擬機、公有云、私有云、甚至是筆記本、其運行結(jié)果是一致的。因此用戶可很輕易的將在一個平臺上運行的應(yīng)用，遷移到另一個平臺上，而不用擔(dān)心運行環(huán)境的變化導(dǎo)致應(yīng)用無法正常運行的情況。

更輕松的維護(hù)和拓展：Docker使用的分層存儲以及鏡像的技術(shù)，使得應(yīng)用重復(fù)部分的復(fù)用更為容易，也使得應(yīng)用的維護(hù)更新更加簡單，基于基礎(chǔ)鏡像進(jìn)一步擴展鏡像也變得十分簡單。此外，Docker團(tuán)隊同各個開源項目團(tuán)隊一起維護(hù)了一大批高質(zhì)量的官網(wǎng)鏡像，既可直接在生產(chǎn)環(huán)境使用，又可作為基礎(chǔ)進(jìn)一步定制，大大的降低了應(yīng)用服務(wù)的鏡像制作成本。

Docker容器技術(shù)應(yīng)用場景

Docker的應(yīng)用場景十分廣泛，涵蓋工業(yè)網(wǎng)關(guān)、儲能EMS、通訊管理機、電力RTU、電力錄波器、汽車充電樁等領(lǐng)域。而由創(chuàng)龍科技推出的雙核Cortex-A7@1.2GHz含稅79元超強性價比全志T113-i工業(yè)核心板在支持Docker后，其性價比還將進(jìn)一步提升！

圖2

基于T113-i平臺實現(xiàn)Docker容器技術(shù)

如下為基于全志T113-i工業(yè)平臺，演示Docker安裝、構(gòu)建鏡像以及下載鏡像并運行容器的方法。

1Docker安裝

1.1安裝方法

（1）安裝依賴包

打開Ubuntu，確保Ubuntu可正常訪問互聯(lián)網(wǎng)，執(zhí)行如下命令安裝Docker依賴包。

Host#

sudo apt-get update

圖3

Host#sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg lsb-release

圖4

（2）添加Docker官方GPG密鑰

Host#sudo mkdir -m 0755 -p /etc/apt/keyrings

Host#curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

圖5

（3）設(shè)置Docker Stable存儲庫

Host#

echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

圖6

（4）安裝Docker

Host#

sudo apt-get update

Host#

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

圖7

圖8

（5）驗證Docker

執(zhí)行如下命令，通過運行Docker自帶的hello-world鏡像來驗證是否已安裝成功。程序運行后，輸出如下內(nèi)容則表示Docker安裝成功。

Host#sudo docker run hello-world

圖9

更多參考信息，請查閱官方手冊：https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu。

1.2搭建本地鏡像倉庫

Docker用Registry來保存用戶構(gòu)建的鏡像。Registry分為公共和私有兩種。Docker公司運營的公共Registry叫做Docker Hub，用戶可在Docker Hub注冊賬號，分享并保存自己的鏡像。Docker公司的公共鏡像倉庫(

https://hub.docker.com

)提供了龐大的鏡像集合供用戶使用。一個

Docker Registry

中可包含多個倉庫，每個倉庫可包含多個標(biāo)簽(Tag)，每個標(biāo)簽對應(yīng)一個鏡像。通常，一個倉庫會包含同一個軟件不同版本的鏡像，而標(biāo)簽對應(yīng)該軟件的各個版本。用戶可通過“[<倉庫名>:<標(biāo)簽>]”的格式來指定具體是某個軟件某個版本的鏡像。如未給出標(biāo)簽，將以[latest]作為默認(rèn)標(biāo)簽。本次使用的鏡像是registry:2，請執(zhí)行如下命令自動下載并啟動。

Host#

mkdir -p /home/tronlong/docker/myregistry

Host#

sudo docker run -d -p 5000:5000 -v /home/tronlong/docker/myregistry:/var/lib/registry registry:2

參數(shù)說明：

-d：后臺啟動容器。-p：將容器的5000端口映射至Ubuntu的5000端口（5000是registry服務(wù)端口）。-v：將容器"/var/lib/registry"目錄映射至Ubuntu的"/home/tronlong/docker/myregistry"，用于存放鏡像數(shù)據(jù)。

圖10

請執(zhí)行如下命令，查看容器是否已啟動，出現(xiàn)如下內(nèi)容說明容器已正常啟動。

Host#

sudo docker ps

圖11

請通過瀏覽器訪問"http://192.168.10.101:5000/v2/_catalog"，若返回如下內(nèi)容則說明registry已經(jīng)成功啟動，192.168.10.101為Ubuntu的IP。

圖12

因為Docker剛建立運行，所以里面無任何鏡像內(nèi)容。至此，Docker環(huán)境安裝完成。

2 構(gòu)建鏡像

請在Ubuntu上新建工作目錄"/home/tronlong/docker/dockerfile/"，并將產(chǎn)品資料“4-軟件資料LinuxFilesystemdocker”目錄下的文件系統(tǒng)壓縮包和產(chǎn)品資料“4-軟件資料Demobase-demosled_flashbin”目錄下的可執(zhí)行文件拷貝至Ubuntu共享目錄下，再執(zhí)行如下命令拷貝至Docker工作目錄。

Host#mkdir /home/tronlong/docker/dockerfile

Host#cp /mnt/hgfs/SharedFolders/led_flash /home/tronlong/docker/dockerfile/

Host#cp /mnt/hgfs/SharedFolders/rootfs.tar/home/tronlong/docker/dockerfile/

圖13

在"/home/tronlong/docker/dockerfile/"目錄下，創(chuàng)建Dockerfile文件，并編寫如下內(nèi)容。

Host#cd /home/tronlong/docker/dockerfile

Host#gedit Dockerfile

圖14

圖15

Dockerfile文件內(nèi)容如下：

FROM scratch #基于空的基礎(chǔ)鏡像構(gòu)建新的鏡像

# Set work directory

WORKDIR /root #為CMD、COPY和AND設(shè)置工作目錄

# Decompress the file system

ADD rootfs.tar / #解壓文件系統(tǒng)

# Copy file to image

COPY led_flash . #拷貝可執(zhí)行文件至鏡像的"/home/root/"目錄下

# Shell command executed when the container is started

# CMD ["executable","param1","param2"]

CMD ["./led_flash", "-n 1"] #容器啟動時執(zhí)行的shell命令，此處為執(zhí)行LED閃爍程序的命令

在Dockerfile文件所在的目錄下執(zhí)行如下命令，進(jìn)行構(gòu)建鏡像。

Host#sudo docker build -t 192.168.10.101:5000/led_flash:v1.0 .//注意命令最后含有"."

Host#sudo docker images //查看已構(gòu)建的鏡像

參數(shù)說明：

192.168.10.101：Ubuntu的IP地址；

-t：指定鏡像的名字及標(biāo)簽(name:tag)。

圖16

請執(zhí)行如下命令，將鏡像推送至本地倉庫Registry。

Host#sudo docker push 192.168.10.101:5000/led_flash:v1.0

圖17

Docker版本從1.3.X之后，與Docker Registry交互默認(rèn)使用https，然而前面搭建的私有倉庫僅提供http服務(wù)，因此當(dāng)與私有倉庫交互時將出現(xiàn)上面的錯誤提示。可通過修改"/etc/docker/daemon.json"文件來解決該問題，請執(zhí)行如下命令，192.168.10.101為Ubuntu的IP。

Host#sudovi/etc/docker/daemon.json

圖18

請在daemon.json中添加如下配置內(nèi)容：

{"insecure-registries": ["

192.168.10.101

:5000"]}

執(zhí)行如下命令，重新啟動Docker、Registry容器（通過指定ID），并重新推送鏡像至本地Registry。

Host#

sudo /etc/init.d/docker restart

Host#

sudo docker ps -a

Host#

sudo docker start

0833de1304d9

//以查詢得到的CONTAINER ID號為準(zhǔn)

Host#

sudo docker push

192.168.10.101

:5000/led_flash:v1.0

圖19

通過瀏覽器訪問"http://

192.168.10.101

:5000/v2/_catalog"，即可看到當(dāng)前倉庫里已有的鏡像。

圖20

3 下載鏡像并運行容器

（1）請使用網(wǎng)線將創(chuàng)龍科技T113-i評估板ETH0(RGMII)網(wǎng)口連接至路由器，并確保和Ubuntu處于同一網(wǎng)絡(luò)下，評估板上電啟動，執(zhí)行如下命令下載鏡像并列舉出下載后的鏡像。下載鏡像過程中將會打印警告和錯誤信息，不影響功能正常使用，請忽略。

Target#docker pull 192.168.10.101:5000/led_flash:v1.0 //下載鏡像

Target#docker images //列舉已下載的鏡像

圖21

若出現(xiàn)如下錯誤，請執(zhí)行如下命令，通過修改"/etc/docker/daemon.json"文件來解決此問題，修改保存后，重新啟動dockerd守護(hù)進(jìn)程。

圖22

Target#vi /etc/docker/daemon.json

圖23

請在daemon.json中添加如下配置內(nèi)容：

{"insecure-registries": ["

192.168.10.101

:5000"]}

Target#

/etc/init.d/S60dockerd restart

圖24

（2）創(chuàng)建并啟動容器。由于Docker使用VFS存儲驅(qū)動程序，當(dāng)創(chuàng)建容器時，需要先創(chuàng)建容器層，該容器層需要對上一層進(jìn)行“深拷貝”，因此完成創(chuàng)建并啟動容器整個過程需要耗時約1min，請耐心等待。

Target#

docker run -d --name led_flash -v /sys/:/sys

2d17af57ec7e

參數(shù)說明：-d：后臺運行容器；--name：為容器指定一個名稱；-v：映射卷（將主機的目錄"/sys"映射至容器的"/sys"）；2d17af57ec7e：鏡像ID，以docker images命令列舉的"IMAGE ID"為準(zhǔn)。

圖25

容器啟動完成后，評估底板的用戶可編程指示燈閃爍。

（3）容器的基本操作

執(zhí)行如下命令，查看正在運行的容器并進(jìn)入容器。

Target#dockerps -a

Target#docker exec -it 2d7c23bd13c0 /bin/bash

參數(shù)說明：

-i：以交互模式運行容器，通常與-t同時使用；

-t：為容器重新分配一個偽輸入終端，通常與-i同時使用；

2d7c23bd13c0：容器ID，以實際"CONTAINER ID"為準(zhǔn)；

/bin/bash：在容器內(nèi)執(zhí)行"/bin/bash"命令。

圖26

執(zhí)行如下命令，退出容器。

Bash#exit

圖27

執(zhí)行如下命令，停止容器。此時，評估底板的用戶可編程指示燈不再閃爍。

Target#docker stop 2d7c23bd13c0

圖28

執(zhí)行如下命令，啟動容器。此時，評估底板的用戶可編程指示燈閃爍。

Target#docker start2d7c23bd13c0

圖29

備注：若運行Docker時，出現(xiàn)"x509: certificate signed by unknown authority"類似警告信息（如下圖），可通過修改/etc/docker/daemon.json文件解決。該警告是由于本機沒有遠(yuǎn)程倉庫的證書文件導(dǎo)致。

圖30

修改內(nèi)容：

{

"registry-mirrors": ["https://registry-1.docker.io"],

"insecure-registries": ["https://registry-1.docker.io"]

}

圖31

修改完成后，重新運行Docker。


審核編輯 黃宇