Docker 是怎么实现的？前端怎么用 Docker 做部署？

代码开发完之后，要经过构建，把产物部署到服务器上跑起来，这样才能被用户访问到。

不同的代码需要不同的环境，比如 JS 代码的构建需要 node 环境，Java 代码 需要 JVM 环境，一般我们会把它们隔离开来单独部署。

现在一台物理主机的性能是很高的，完全可以同时跑很多个服务，而我们又有环境隔离的需求，所以会用虚拟化技术把一台物理主机变为多台虚拟主机来用。

现在主流的虚拟化技术就是 docker 了，它是基于容器的虚拟化技术。

它可以在一台机器上跑多个容器，每个容器都有独立的操作系统环境，比如文件系统、网络端口等。

这也是为什么它的 logo 是这样的：

那它是怎么实现的这种隔离的容器呢？

这就依赖操作系统的机制了：

linix 提供了一种叫 namespace 的机制，可以给进程、用户、网络等分配一个命名空间，这个命名空间下的资源都是独立命名的。

比如 PID namespace，也就是进程的命名空间，它会使命名空间内的这个进程 id 变为 1，而 linux 的初始进程的 id 就是 1，所以这个命名空间内它就是所有进程的父进程了。

而 IPC namespace 能限制只有这个 namespace 内的进程可以相互通信，不能和 namespace 外的进程通信。

Mount namespace 会创建一个新的文件系统，namespace 内的文件访问都是在这个文件系统之上。

类似这样的 namespace 一共有 6 种：

• PID namespace：进程 id 的命名空间
• IPC namespace：进程通信的命名空间
• Mount namespace：文件系统挂载的命名空间
• Network namespace：网络的命名空间
• User namespace：用户和用户组的命名空间
• UTS namespace：主机名和域名的命名空间

通过这 6 种命名空间，Docker 就实现了资源的隔离。

但是只有命名空间的隔离还不够，这样还是有问题的，比如如果一个容器占用了太多的资源，那就会导致别的容器受影响。

怎么能限制容器的资源访问呢？

这就需要 linux 操作系统的另一种机制：Control Group。

创建一个 Control Group 可以给它指定参数，比如 cpu 用多少、内存用多少、磁盘用多少，然后加到这个组里的进程就会受到这个限制。

这样，创建容器的时候先创建一个 Control Group，指定资源的限制，然后把容器进程加到这个 Control Group 里，就不会有容器占用过多资源的问题了。

那这样就完美了么？

其实还有一个问题：每个容器都是独立的文件系统，相互独立，而这些文件系统之间可能很大部分都是一样的，同样的内容占据了很大的磁盘空间，会导致浪费。

那怎么解决这个问题呢？

Docker 设计了一种分层机制：

每一层都是不可修改的，也叫做镜像。那要修改怎么办呢？

会创建一个新的层，在这一层做修改

然后通过一种叫做 UnionFS 的机制把这些层合并起来，变成一个文件系统：

这样如果有多个容器内做了文件修改，只要创建不同的层即可，底层的基础镜像是一样的。

Docker 通过这种分层的镜像存储，写时复制的机制，极大的减少了文件系统的磁盘占用。

而且这种镜像是可以复用的，上传到镜像仓库，别人拉下来也可以直接用。

比如下面这张 Docker 架构图：

docker 文件系统的内容是通过镜像的方式存储的，可以上传到 registry 仓库。docker pull 拉下来之后经过 docker run 就可以跑起来。

回顾一下 Docker 实现原理的三大基础技术：

• Namespace：实现各种资源的隔离
• Control Group：实现容器进程的资源访问限制
• UnionFS：实现容器文件系统的分层存储，写时复制，镜像合并

都是缺一不可的。

上图中还有个 docker build 是干啥的呢？

一般我们生成镜像都是通过 dockerfile 来描述的。

比如这样：

FROM node:10

WORKDIR /app

COPY . /app

EXPOSE 8080

RUN npm install http-server -g

RUN npm install && npm run build

CMD http-server ./dist

Dokcer 是分层存储的，修改的时候会创建一个新的层，所以这里的每一行都会创建一个新的层。

这些指令的含义如下：

• FROM：基于一个基础镜像来修改
• WORKDIR：指定当前工作目录
• COPY：把容器外的内容复制到容器内
• EXPOSE：声明当前容器要访问的网络端口，比如这里起服务会用到 8080
• RUN：在容器内执行命令
• CMD：容器启动的时候执行的命令

上面这个 dockerfile 的作用不难看出来，就是在 node 环境下，把项目复制过去，执行依赖安装和构建。

我们通过 docker build 就可以根据这个 dockerfile 来生成镜像。

然后执行 docker run 把这个镜像跑起来，这时候就会执行 http-server ./dist 来启动服务。

这个就是一个 docker 跑 node 静态服务的例子。

但其实这个例子不是很好，从上面流程的描述我们可以看出来，构建的过程只是为了拿到产物，容器运行的时候就不再需要了。

那能不能把构建分到一个镜像里，然后把产物赋值到另一个镜像，这样单独跑产物呢？

确实可以，而且这也是推荐的用法。

那岂不是要 build 写一个 dockerfile，run 写一个 dockerfile 吗？

也不用，docker 支持多阶段构建，比如这样：

# build stage
FROM node:10 AS build_image

WORKDIR /app

COPY . /app

EXPOSE 8080

RUN npm install && npm run build

# production stage
FROM node:10

WORKDIR /app

COPY --from=build_image /app/dist ./dist

RUN npm i -g http-server

CMD http-server ./dist

我们把两个镜像的生成过程写到了一个 dockerfile 里，这是 docker 支持的多阶段构建。

第一个 FROM 里我们写了 as build_image，这是把第一个镜像命名为 build_image。

后面第二个镜像 COPY 的时候就可以指定 --from=build_image 来从那个镜像复制内容了。

这样，最终只会留下第二个镜像，这个镜像里只有生产环境需要的依赖，体积更小。传输速度、运行速度也会更快。

构建镜像和运行镜像分离，这个算是一种最佳实践了。

一般我们都是在 jenkins 里跑，push 代码的时候，通过 web hooks 触发 jenkins 构建，最终产生运行时的镜像，上传到 registry。

部署的时候把这个镜像 docker pull 下来，然后 docker run 就完成了部署。

node 项目的 dockerfile 大概怎么写我们知道了，那前端项目呢？

大概是这样的：

# build stage
FROM node:14.15.0 as build-stage

WORKDIR /app

COPY package.json ./

RUN npm install

COPY . .

RUN npm run build

# production stage
FROM nginx:stable-perl as production-stage

COPY --from=build-stage /app/dist /usr/share/nginx/html

COPY --from=build-stage /app/default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf

EXPOSE 80

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

也是 build 阶段通过一个镜像做构建，然后再制作一个镜像把产物复制过去，然后用 nginx 跑一个静态服务。

一般公司内部署前端项目都是这样的。

不过也不一定。

因为公司部署前端代码的服务是作为 CDN 的源站服务器的，CDN 会从这里取文件，然后在各地区的缓存服务器缓存下来。

而阿里云这种云服务厂商都提供了对象存储服务，可以直接把静态文件上传到 oss，根本不用自己部署：

但是，如果是内部的网站，或者私有部署之类的，还是要用 docker 部署的。

总结

Docker 是一种虚拟化技术，通过容器的方式，它的实现原理依赖 linux 的 Namespace、Control Group、UnionFS 这三种机制。

Namespace 做资源隔离，Control Group 做容器的资源限制，UnionFS 做文件系统的镜像存储、写时复制、镜像合并。

一般我们是通过 dockerfile 描述镜像构建的过程，然后通过 docker build 构建出镜像，上传到 registry。

镜像通过 docker run 就可以跑起来，对外提供服务。

用 dockerfile 做部署的最佳实践是分阶段构建，build 阶段单独生成一个镜像，然后把产物复制到另一个镜像，把这个镜像上传 registry。

这样镜像是最小的，传输速度、运行速度都比较快。

前端、node 的代码都可以用 docker 部署，前端代码的静态服务还要作为 CDN 的源站服务器，不过我们也不一定要自己部署，很可能直接用阿里云的 OSS 对象存储服务了。

理解了 Docker 的实现原理，知道了怎么写 dockerfile 还有 dockerfile 的分阶段构建，就可以应付大多数前端部署需求了。

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