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Docker是一種輕量、可移植、以容器為基礎(chǔ)的虛擬化技術(shù)，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于開發(fā)和部署不同類型的應(yīng)用程序。而在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域，Docker的應(yīng)用也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文將從容器技術(shù)的基礎(chǔ)入手，探討Docker在數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)與管理中的相關(guān)應(yīng)用。
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一、容器技術(shù)的基礎(chǔ)
1. 容器和虛擬機(jī)的區(qū)別
容器和虛擬機(jī)都是虛擬化的技術(shù)，但二者有很大的區(qū)別。虛擬機(jī)是模擬出一整的計(jì)算機(jī)，包括硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，它可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。而容器是虛擬化時(shí)把一個(gè)應(yīng)用程序放到一個(gè)隔離的環(huán)境中，應(yīng)用程序需要的系統(tǒng)庫(kù)和依賴都可以打包到容器中，容器內(nèi)的應(yīng)用程序可以獨(dú)立于其他應(yīng)用程序運(yùn)行。在Docker中，每個(gè)容器都是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行單元，它們可以在同一操作系統(tǒng)上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，且互相之間不會(huì)有沖突和干擾，而虛擬機(jī)是完全獨(dú)立的操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境。
2. Docker的組成和特點(diǎn)
Docker由以下四個(gè)核心組件組成：
– Docker客戶端和服務(wù)器
– Docker鏡像
– Docker容器
– Docker倉(cāng)庫(kù)
Docker鏡像是Docker的核心概念之一，它是一個(gè)輕量級(jí)、可執(zhí)行的軟件包，它包含了運(yùn)行應(yīng)用程序需要的全部依賴和配置信息。Docker容器則是基于鏡像創(chuàng)建的實(shí)例，一個(gè)容器包含了一個(gè)完整的文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序、庫(kù)、系統(tǒng)工具，它可以被啟動(dòng)、停止、重啟、刪除。Docker倉(cāng)庫(kù)可以用來(lái)存儲(chǔ)Docker鏡像，也可以分享和下載鏡像。
Docker的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：
– 輕量級(jí)：容器可以共享主機(jī)操作系統(tǒng)的內(nèi)核，因此它們比虛擬機(jī)要更小、更輕便；
– 可移植性：Docker容器可以在不同的環(huán)境中移動(dòng)，包括物理機(jī)、虛擬機(jī)、公有云、私有云等。
– 快速啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)一個(gè)Docker容器只需要幾秒鐘的時(shí)間，基本不會(huì)影響應(yīng)用程序的啟動(dòng)時(shí)間。
– 隔離性：Docker容器之間是隔離的，因此它們不會(huì)相互干擾、影響、甚至感染彼此。
二、Docker在數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)中的應(yīng)用
Docker在數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)中的應(yīng)用主要有以下三個(gè)方面：
1. 環(huán)境一致性
在開發(fā)環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境中，通常會(huì)使用不同的操作系統(tǒng)、軟件版本等，這會(huì)導(dǎo)致開發(fā)人員在本地測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，而在生產(chǎn)環(huán)境中無(wú)法重現(xiàn)這些問題。使用Docker可以解決這個(gè)問題，因?yàn)镈ocker容器虛擬化的是應(yīng)用程序及其依賴，開發(fā)人員可以在本地機(jī)器上運(yùn)行容器，確保和生產(chǎn)環(huán)境完全一致，并且能夠快速地構(gòu)建、部署環(huán)境。開發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)環(huán)境的一致性也能夠更大化降低環(huán)境配置的錯(cuò)誤率，從而保證穩(wěn)定性。
2. 快速啟動(dòng)和測(cè)試
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)需要手動(dòng)安裝、配置數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)過(guò)程通常比較耗時(shí)且易出錯(cuò)。而使用Docker，可以預(yù)先編寫好Dockerfile，通過(guò)自動(dòng)化構(gòu)建和部署完成數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境的設(shè)置。并且Docker容器的快速啟動(dòng)特性，可以幫助開發(fā)人員快速建立數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，使得測(cè)試更加迅速、有效。如果出現(xiàn)問題，可以簡(jiǎn)單地重置容器并重新構(gòu)建它們，這對(duì)于測(cè)試和迭代非常有幫助。
3. 數(shù)據(jù)庫(kù)遷移和高可用性
在將數(shù)據(jù)庫(kù)部署到生產(chǎn)環(huán)境中時(shí)，通常需要處理數(shù)據(jù)庫(kù)遷移、擴(kuò)容和備份等問題。使用Docker容器，可以輕松地進(jìn)行容器的遷移和擴(kuò)容。不同的數(shù)據(jù)庫(kù)可以放在不同的容器中，從而使得容器之間互不干擾，如果發(fā)生故障，可以快速地恢復(fù)備份容器。因此，Docker可以提供高可用性的數(shù)據(jù)庫(kù)，讓開發(fā)人員在需要擴(kuò)展或更改數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)保持敏捷性。
三、Docker在數(shù)據(jù)庫(kù)管理中的應(yīng)用
Docker不僅適用于開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)，還可以用于數(shù)據(jù)庫(kù)的部署和管理。下面是幾個(gè)常見的用例：
1. 數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和恢復(fù)
在Docker中運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)容器可以使用Docker的備份功能來(lái)備份整個(gè)容器，包括容器內(nèi)的數(shù)據(jù)和配置信息。備份可以存儲(chǔ)在容器外的硬盤中，也可以上傳到云端存儲(chǔ)在Docker Hub等倉(cāng)庫(kù)中。如果出現(xiàn)故障，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地將備份鏡像恢復(fù)到容器中來(lái)快速恢復(fù)服務(wù)。
2. 數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控和擴(kuò)展
使用Docker可以輕松地?cái)U(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)容器，運(yùn)行更多的容器來(lái)支持更多的負(fù)載。Docker compose可以使得管理多個(gè)容器更加方便。同時(shí)，Docker還有很多網(wǎng)絡(luò)解決方案，包括容器間通信等，可以實(shí)現(xiàn)將多個(gè)容器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，來(lái)滿足不同的需求。
3. Docker在云數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用
為了更好地滿足用戶的需求，目前云廠商也開始采用Docker技術(shù)來(lái)部署和管理數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。舉例來(lái)說(shuō)，AWS Aurora是一個(gè)云數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，它通過(guò)Docker容器來(lái)運(yùn)行不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。在這個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)Docker容器，這樣就可以實(shí)現(xiàn)更快、更高效、更靈活的彈性計(jì)算。
四、
本文介紹了Docker的基礎(chǔ)知識(shí)以及在數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)和管理中的應(yīng)用。Docker技術(shù)為數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)和管理帶來(lái)了很多優(yōu)勢(shì)，例如更快的數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境搭建，更一致的環(huán)境等等。但是，Docker的應(yīng)用也需要謹(jǐn)慎處理，例如容器數(shù)量的控制、網(wǎng)絡(luò)配置等等問題。對(duì)于開發(fā)者而言，熟悉Docker技術(shù)及其在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用，將會(huì)為數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)和管理工作帶來(lái)不小的幫助和支持。
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如何實(shí)現(xiàn) Docker 與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合
那么Docker是什么呢?
Docker 是一個(gè)開源的應(yīng)用容器引擎，讓開發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的 Linux 機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。容器是完全使用沙箱機(jī)制，相互之間不會(huì)有任何接口。幾乎沒有性能開銷,可以很容易地在機(jī)器和數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行。最重要的是,他們不依賴于任何語(yǔ)言、框架包括系統(tǒng)。
這是對(duì)Docker的一個(gè)官方解釋，簡(jiǎn)單說(shuō)，有兩個(gè)部分：
1) 對(duì)于應(yīng)用程序，曾經(jīng)我們需要為了不同的系統(tǒng)專門的調(diào)整應(yīng)用程序的代碼或者是構(gòu)造相應(yīng)的依賴包驅(qū)動(dòng)等等，大大增加了開發(fā)量以及開發(fā)的難度?，F(xiàn)在，Docker向不同的應(yīng)用程序，提供了一個(gè)統(tǒng)一的環(huán)境。
2) 對(duì)于服務(wù)器，為了支持不同版本的應(yīng)用，曾經(jīng)可能需要在物理機(jī)上安裝多個(gè)版本或者不同的GuestOS或者說(shuō)虛擬機(jī)。這就大大占用了物理機(jī)的性能，影響了最終程序的表現(xiàn)，提高了資源的成本。
使用Docker容器的方式，對(duì)于應(yīng)用程序，不需要開發(fā)多種多樣的版本或者是針對(duì)OS每個(gè)版本的升級(jí)再進(jìn)行代碼方面的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了廣泛的兼容性和開發(fā)的最簡(jiǎn)性。同時(shí)對(duì)于物理機(jī)，部署的環(huán)境“瘦身”也節(jié)約了更多的資源，將更多的資源用于提高應(yīng)用程序本身的性能。
CoreOS是Docker的不二之選?
之前大概介紹了Docker，那么服務(wù)器上面還是需要最基本的應(yīng)操作系統(tǒng)才能支撐Docker容器，那么這么多中的Linux內(nèi)核OS究竟哪一個(gè)好呢?筆者和很多基緩Docker技術(shù)專家的的觀點(diǎn)就是Core OS。
CoreOS是一個(gè)基于Linux 內(nèi)核的輕量級(jí)操作系統(tǒng)，為了計(jì)算機(jī)集群的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)而生，專注于自動(dòng)化，輕松部署，安全，可靠，規(guī)?；?。作為一個(gè)操作系統(tǒng)，CoreOS 提供了在應(yīng)用容器內(nèi)部署應(yīng)用所需要的基礎(chǔ)功能環(huán)境以及一系列用于服務(wù)發(fā)現(xiàn)和配置共享的內(nèi)建工具。
簡(jiǎn)單說(shuō)，CoreOS去掉了大量的非必要的功能，只保留了Server端需要的最基本功能，真正意義做到了“輕量化”。
此外，CoreOS還做到了：整體系統(tǒng)升級(jí)/回滾方案;容器化所有非系統(tǒng)應(yīng)用、無(wú)包管理器;集群化調(diào)度器Fleet;分布式高可靠的KV存儲(chǔ)系統(tǒng)ETCD
這些特性都讓它成為Docker生態(tài)的首選操作系統(tǒng)。不過(guò)最新的消息是，CoreOS不滿足于做Docker生態(tài)下的一環(huán)，它正在推出自己的容器AppC計(jì)劃，想對(duì)Docker來(lái)一招“釜底抽薪”。當(dāng)然，現(xiàn)階段并沒有出現(xiàn)完全的兩者 “分手”，所以對(duì)于普通使用者，并沒有太大影響。
Docker+分布式數(shù)據(jù)庫(kù)
數(shù)據(jù)庫(kù)是每一個(gè)軟件項(xiàng)目必須的一個(gè)部分，作為這樣的一類底層基礎(chǔ)軟件，兼容性、通用性、易用度都是需要考慮的重點(diǎn)。非常遺憾的是，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)都沒有完全的實(shí)現(xiàn)完全的通用。特別對(duì)于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)這樣的分布式系統(tǒng)，需要部署在多臺(tái)物理機(jī)時(shí)，對(duì)于通用性要求就更高了。
目前，像SequoiaDB已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的安裝，大大提升了部署的效率，但是考慮到部署之后的配置以及不同環(huán)境下的調(diào)試問題，仍然可能會(huì)耗費(fèi)不小的人力物力。所以基于剛剛提到的Docker的優(yōu)點(diǎn)，作為一個(gè)通用的基礎(chǔ)軟件，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的Docker化就成了必須。
一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，你可以用docker把數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)程序本鉛氏身分離開：用一個(gè)container A作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，然后另一個(gè)container B運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)你想升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，用新的container C替換掉container B即可。
Docker+分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合，帶來(lái)諸多的好處：
1) 部署簡(jiǎn)單，使用鏡像部署非常簡(jiǎn)單，特別是對(duì)集群環(huán)境，使用Docker鏡像槐鋒散的部署還可以再數(shù)據(jù)庫(kù)上提前集成Hadoop、Spark等架構(gòu)，真正實(shí)現(xiàn)“一步到位”。
2) 方便應(yīng)用的更新，應(yīng)用的更新只需要考慮制作一個(gè)新的鏡像就可以與容器適配，無(wú)需重新再調(diào)整與底層的配置。數(shù)據(jù)和程序的分離，這樣升級(jí)替換等等都不會(huì)影響到數(shù)據(jù)。
3) 操作簡(jiǎn)單方便，除了底層免除了復(fù)雜的與環(huán)境進(jìn)行配置的工作，操作也更加方便，配置好的Docker鏡像在部署時(shí)候只需要一條指令就可以了。
4) 開發(fā)、應(yīng)用環(huán)境一致，Docker讓數(shù)據(jù)庫(kù)能做到 開發(fā)—測(cè)試—實(shí)施應(yīng)用 三個(gè)階段的環(huán)境是完全一致的。降低開發(fā)到應(yīng)用過(guò)程中的工作量，開發(fā)出來(lái)就能保證實(shí)際應(yīng)用環(huán)境上能同樣的運(yùn)行。
5) 系統(tǒng)穩(wěn)定，因?yàn)镈ocker的隔離作用，將應(yīng)用與OS獨(dú)立開，這樣能更好保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
6) 節(jié)省系統(tǒng)資源，系統(tǒng)只需要運(yùn)行一個(gè)統(tǒng)一的環(huán)境就可以，不需要占用太多性能去支持運(yùn)行環(huán)境本身，能將更多的系統(tǒng)資源投入到應(yīng)用當(dāng)中。
有了這些特性， Docker+數(shù)據(jù)庫(kù)，將成為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的新方向，Docker這樣的通用性和簡(jiǎn)單操作解決方案，大大提高了數(shù)據(jù)庫(kù)使用的效率，幫助使用者節(jié)約了大量成本。
Docker是如今技術(shù)圈的新潮流，開發(fā)人員是最樂見于Docker的這種應(yīng)用部署模式，因?yàn)閼?yīng)用的生命周期起始于開發(fā)人員的開發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)開發(fā)，測(cè)試，壓力測(cè)試，等過(guò)程，最終應(yīng)用發(fā)布到生產(chǎn)系統(tǒng)，并可能在不同的生產(chǎn)系統(tǒng)中遷移。應(yīng)用開發(fā)人員對(duì)此都會(huì)有切身的體會(huì)，任何微小的運(yùn)行環(huán)境的錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用出現(xiàn)問題，尤其在講究快速敏捷的今天，應(yīng)用模塊，新的代碼，新的配置，被快速的加入應(yīng)用的環(huán)境中，可能還沒等寫入到文檔，新特性就已經(jīng)被推送到生產(chǎn)上了。作為一個(gè)新的技術(shù)，筆者也希望更多的產(chǎn)品能加強(qiáng)與Docker的結(jié)合，幫助產(chǎn)品更好的使用。
博文出處：
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本文標(biāo)題：Docker與數(shù)據(jù)庫(kù)：容器技術(shù)在數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)與管理中的應(yīng)用(docker與數(shù)據(jù)庫(kù))
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