体验Windows环境下容器技术的魅力

徐峰 吕鹤青

摘要：该文通过在windows环境下搭建Docker环境，并设计了直观的实验，体会容器技术的神奇功能，是容器技术入门的一种新尝试。

关键词：容器;docker;nginx

中图分类号：TP3 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）29-0238-02

新一代信息技术，特别是物联网、云计算、大数据、人工智能是当前最具活力的新兴产业，其中物联网实现了万物互联的物理基础，提供了海量的实时数据，云计算虚拟化各种资源，为大数据的处理和基于大数据的人工智能提供计算、存储、网络等各种资源，随着数据量和访问需求的不断爆发式增长，需求与技术在互相成就的同时都在飞速发展变化。

作为基础支撑的云计算近年来各种新技术层出不穷，其中最耀眼的明星当属容器技术，2013年推出的Docker及2014年google推出的Kubernetes让容器技术得到了业界的广泛认可，天猫双十一的天量交易后台就是容器技术在支撑，目前容器技术已经成为云计算领域最炙手可热的技术热点。

系统掌握容器技术不是一件容易的事情，需要深入学习Knux、有服务器搭建经验和网络知识基础、需要学习python、Golang语言，需要有写脚本的功底和用命令行解决大多数问题的习惯等等，仅linux的CLI界面就挡住了大多数人的热情，因为Docker是基于Linux内置的Namespace和CGroup等系统内隔离机制而抽象出来的一种轻虚拟化技术，所以一直以来网络上的教程都是基于linux的，无形中抬高了容器技术的门槛，搭建一个可看到效果的环境对大多数人来说都是很困难的，笔者从事高职计算机教学，在计算机类非云计算专业学生教学过程中，按照常规方法，真正能够自己搭建出容器环境的同学寥寥无几。2016年8月，微软在winlO的年度更新中正式推出了dockerforwindows，让不习惯linux环境的人有了更多的选择，但相关教程极为匮乏，为给初学者设计一个能够直观感受到容器技术魅力的实训环境，激发学习容器技术的兴趣，本文在windows环境下快速搭建docker环境，通过简单几步实现容器技术，并通过几个小实验，体会容器技术的强大魅力，打开容器技术的大门。

1容器能做什么

相比于物理机，虚拟机实现了在1台主机上可以同时跑多个操作系统，如在一台内存8G的Windows上安装vmware，在vmware里可以创建3台内存为2G的linux虚拟机，但再多创建就比较困难了，而且每个虚拟机都是一个完整的操作系统，占用空间很大，因为每个虚拟机内的操作系统都是互相独立的，容器技术正是为了解决这个问题出现的，他能够极其轻量的打包必要的Bin/Lib，可以根据镜像秒级部署出类似真正操作系统的容器、易于移植和能够弹性伸缩，最主要的是容器共用底层操作系统资源，可以轻松在8G内存的主机上部署出上百个容器，在持续集成和微服务等领域具有极强的应用价值。

2安装Docker for windows

用户计算机要已经开启了BIOS设置中的硬件虚拟化支持，使用的操作系统选用WINDOWSl0的64位版，验证系统的.netframework版本为V4.0.30319，查看位置为C：＼Windows＼Mi-crosoft.NEqXFramework64，在控制面板中打开“启用或关闭win-dows功能”，确认Hyper-V功能已经启用，在https：//hub.docker.con上注册一个用户，搜索docker desktop forwindows，大小约835M，下载到本地安装即可，安装过程需要重新启动，完成后在右下角会有docker图标出现，鼠标移动到图标会显示DockerDesktop is tuning就表示正常启动，然后在命令行下输入dockerversion可看到docker版本號，表示安装完成。

3从Docker Hub上下载镜像

DockerHub是一个由Docker公司运行和管理的基于云的存储库。它是一个在线存储库，Docker镜像可以由其他用户发布和使用，截至本文写作时docker hub上有2，566，623个公开的镜像，其中很多都是非常高质量的镜像，这样我们就可以站在巨人的肩膀上直接使用这些优质镜像，从Docker Hub上下载镜像到本地也很简单，例如Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，我想下载一个包含nginx网站功能的镜像，在windows命令行模式下输入：docker pull nginx即可把DockerHub上的该镜像下载到本地，下载完成后输人docker images即可看到已经下载下来的该镜像，其中有一个tag字段显示latest，其作用是指本镜像是最新的版本，也可以下载指定版本如v1、v2.7等，在下载时的格式为docker pullnginx：v1，不指定或默认时就是latest。

4生成一个容器

已经有了这个镜像，下面我如果想运行这个镜像，也就是要生成一个容器，此过程类似于面向对象编程中类和对象的关系，类就是这个镜像，对象或者实例就是容器，生成容器的过程就是实例化的过程，生成的容器就类似于一个独立的虚拟机，可以正常提供服务，生成容器的命令为：docker rtln_namewebserv-d-p 80：80ngnix，docker FllB表示运行一个容器，一namewebserv是给这个容器起一个名字，-d表示后台运行，-p80：80表示把本机的80端口与容器里面操作系统的80端口进行映射，这样访问本机的80端口就相当于访问容器里面操作系统的80端口，最后面的nginx就是刚才我们下载到本地的nginx镜像名字，正常后面还要加“：版本号”，默认是latest，这里取默认的，后续如果运行的是其他版本的镜像，生成容器时需要加上“：版本号”进行区分。这样我们就生成了一个容器，打开浏览器，在地址栏输入127.0.0.1就可以看到nginx的页面。

5生成100个容器

前面已经生成了一个容器，但到此为止我们没有看到容器的优势，下面我们就验证一下使用容器的魅力，首先打开按Ctrl+Ah+Del打开任务管理器，切换到性能，查看当前系统CPU和内存的占用情况。

在命令行模式下输入：for/1%x in（1，1，99）d0docker run-name web%x-d-p 80%x：80nginx，其中for/I构建了一个循环结构，%xin（1，1，99）是控制循环从l开始，每次增加l，直到99，其中%x为循环中1-99当前的值，d0docker run-nameweb%x-d-p 80%x：80nginx为前面生成容器的命令，为了给这100个容器分别起不同的名字，100个容器的网站分配本机不同的端口号，所以用web%x和80%x：80来自动命名，这样我们就生成了100个容器（本循环生成99个，加上前面那个共100个），这100个容器相当于生成了100个安装有linux操作系统和nginx网站的100台虚拟机在同时运行，在命令行模式下输入dockerps可以看到生成的这100个容器的具体状态。如果要验证nginx服务器的效果，打开浏览器输入127.0.0.1：80（1-99），可以看到都能打开对应网站页面，说明我们生成的容器都可以正常运行，此时查看任务管理器，可以看到CPU和内存基本没有变化，我们测试100个容器远远没有达到系统的极限能力，这在传统的单机或虚拟机等方式来实现同等功能是不可想象的，这就是容器技术的魅力。

6批量删除容器

强制删除一个正在运行的容器的命令是docker rm_f容器ID，如删除ID为51f9f4a63f2c容器的命令是：docker rm-f51f9f4a63f2c，但当前有100个容器，如果一个个删除效率很低，在linux下可以很容易通过docker rm-f$（dockerps-aq）实现，docker ps-aq命令可以取出所有容器的id号，但windows命令行模式下不支持这种语法，此时我们可以用windows自带的Windows PowerShell来实现类似于Linux脚本功能的命令，在Windows PowerShell提示符下输入docker rm-f（doeker ps—aq），即可批量删除当前运行的所有容器。通过输入docker ps可验证所有容器均已删除。

7利用dockerfide生成新镜像

在容器的世界里，新建一个镜像并不需要一切从零开始，完全可以在一个成熟的基础镜像上，通过叠加一点点自己的内容来生成一个属于自己的新镜像，这个功能在持续集成领域具有非常重要的作用，也就是容器通过分层的思想，把原本复杂冗长的基础环境搭建，变得简洁高效。

生成一个新镜像可以用docker commit命令直接生成，但大多是用dockeffile的方法，dockerfile是一个文件，简单说就是类似于一个批处理文件，一般规定基础镜像是什么，然后在镜像中需要增加什么内容，比如我希望在nginx基础镜像下，把网站首页改为"This is my new site！”這几个字，就可以首先创建一个新目录如mvsit，进入这个目录后创建一个文件名为dockerfile的文件，内容为：

FROM nginx

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

其中FROM nginx为指定基础镜像为nginx，/usr/share/nginx/html/index.html为nginx容器中网站的首页文件，所以第一条命令是指定基础镜像，第二条命令是更改镜像中什么内容，当然还可以增加更多的更改内容，完成后使用dockerbuild-t nginx：v1.即可新建一个镜像f注意命令最后有一个点，代表当前目录，不能缺），nginx：v1中的v1是指新生成的版本号，使用docker images即可查看到存储库中增加了一个新镜像nginx，TAG为v1，这就是我们通过dockefffle自己新建的镜像，下面就可以用新建的镜像利用前面实验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够理解本命令的语法格式了。

以上我们从熟悉的windows环境完成了容器环境搭建，下载镜像并运行和删除容器、自己新建镜像等常规操作，尽管实现了基本功能，但我们也看到容器技术的深入学习必须要有linux基础做支撑，脚本语言的能力、服务器搭建的基础、网络基础甚至是外语的基础都是不可或缺的，docker是很新的技术，很多帮助文件和资料需要阅读英文原版的，在经历一段痛苦的摸索过程后才能领会容器技术的更多魅力。