【軟件測試基礎(chǔ)知識】Docker容器化技術(shù)在測試平臺(tái)部署中的應(yīng)用

當(dāng)前，虛擬化技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)后端應(yīng)用非常廣泛，它可以優(yōu)化資源利用、方便跨域共享、實(shí)現(xiàn)資源隔離。對于企業(yè)中的測試人員來說，也不可避免地會(huì)接觸到，所以有必要加深對它的了解和熟悉。當(dāng)測試人員職業(yè)技能發(fā)展到自動(dòng)化測試、測試開發(fā)層次，相應(yīng)的工作也很可能會(huì)從寫腳本、搭建框架，升級到開發(fā)測試平臺(tái)，如何高效地實(shí)現(xiàn)測試平臺(tái)的部署、維護(hù)，也成為測試人員需要面對的一個(gè)問題。本文就從Docker的原理開始，介紹一下Docker容器化技術(shù)在測試平臺(tái)部署中的應(yīng)用。

虛擬化常用的技術(shù)形式，有主機(jī)級虛擬化和容器級虛擬化兩種形式。

我們通常使用的虛擬機(jī)(如VMWare WorkStation)，就是典型的主機(jī)級虛擬化的形式。在宿主機(jī)硬件平臺(tái)上，先安裝宿主機(jī)操作系統(tǒng)，然后在操作系統(tǒng)中安裝虛擬機(jī)管理器。在這個(gè)虛擬機(jī)管理器的基礎(chǔ)之上，可以虛擬出多個(gè)硬件平臺(tái)(如果你的電腦資源足夠)，然后每個(gè)硬件平臺(tái)上再安裝自己的操作系統(tǒng)內(nèi)核，構(gòu)造自己的用戶空間。這種情況下，不同虛擬機(jī)之間的隔離性是非常好的，但過于重量級，消耗大量軟硬件資源。

Linux內(nèi)核的不斷演進(jìn)，使容器級虛擬化成為現(xiàn)實(shí)。容器級虛擬化，在宿主機(jī)硬件平臺(tái)的Linux操作系統(tǒng)中，增加一個(gè)隔離環(huán)境管理器，借助這個(gè)隔離環(huán)境管理器，直接分出若干個(gè)用戶空間。這些用戶空間中部分資源共享，其他資源則實(shí)現(xiàn)徹底的隔離。

容器級虛擬化，是借助于Linux內(nèi)核的三大技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。這三大技術(shù)就是Chroot、名稱空間和CGroups。

Chroot是操作系統(tǒng)級的虛擬機(jī)，它可以將指定位置作為/根目錄，將程序運(yùn)行限制在指定根目錄中，從而實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)中虛擬出多個(gè)根目錄，實(shí)現(xiàn)了可視化的隔離。

名稱空間總共有Mount(文件系統(tǒng))、UTS(主機(jī)名、域名)、IPC(信號量、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存)、PID(進(jìn)程編號)、NetWork(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)棧、端口等)、User(用戶、用戶組)六個(gè)。從Linux2.4.19開始，直到3.8版本，依次實(shí)現(xiàn)了對這六個(gè)名稱空間的隔離。

CGroups，用來為隔離的用戶空間按比例分配CPU、內(nèi)存等資源。

在以上技術(shù)的支撐下，通過系統(tǒng)調(diào)用，即可實(shí)現(xiàn)容器級虛擬化。但對普通用戶來說，系統(tǒng)調(diào)用難度太大，于是在Sourceforge上產(chǎn)生了一個(gè)叫做LXC的項(xiàng)目。LXC是LinuX Container的簡稱，它通過二次開發(fā)，把系統(tǒng)調(diào)用和操作封裝成了一組工具。它最早把完整的容器技術(shù)用一組工具和模板實(shí)現(xiàn)。但它也存在一些問題，如模板需要高度定制，文件和數(shù)據(jù)遷移困難，對容器批量創(chuàng)建的支持有限，隔離性不夠好。于是，在2013年初，在LXC基礎(chǔ)上，dotCloud公司推出了開源項(xiàng)目Docker，讓用戶不用關(guān)心容器內(nèi)部的管理，操作更加簡捷。

Docker不是容器，容器是Linux內(nèi)核支持的功能，而Docker是容器化的簡化工具。Docker通過鏡像技術(shù) ，把用戶空間所需文件整體編排好，打包成鏡像文件，放在一個(gè)集中的倉庫。生成用戶空間時(shí)，連到服務(wù)器上，找到鏡像，拖到本地，基于鏡像啟動(dòng)容器。這極大地降低了容器的使用難度。在一個(gè)容器中只運(yùn)行一個(gè)主進(jìn)程，進(jìn)程終止，容器終止。分發(fā)部署容易，真正實(shí)現(xiàn)了“一次編寫到處運(yùn)行”。

Docker架構(gòu)如下：

(1)Docker 守護(hù)進(jìn)程(Daemon)

Docker守護(hù)進(jìn)程(dockerd)監(jiān)聽Docker API請求，并管理Docker對象，如鏡像(Images)、容器(Containers)、網(wǎng)絡(luò)(Networks)和卷(Volumes)。守護(hù)進(jìn)程還可以與其他守護(hù)進(jìn)程通信來管理Docker服務(wù)。

(2)Docker 客戶端(Client)

Docker客戶端(Docker)是Docker用戶與Docker交互的主要方式。當(dāng)你使用像docker run這樣的命令時(shí)，客戶端將這些命令發(fā)送給dockerd，由dockerd執(zhí)行它們。docker命令會(huì)使用到docker API。Docker客戶端可以與多個(gè)守護(hù)進(jìn)程通信。

(3)Docker 倉庫(registry)

Docker Registry存儲(chǔ)Docker鏡像。在這些Registry中，Docker Hub是一個(gè)任何人都可以使用的公共注冊中心，默認(rèn)情況下，Docker被配置為在Docker Hub上查找鏡像。您甚至可以運(yùn)行自己的私有Registry。當(dāng)你使用docker pull或docker run命令時(shí)，所需的鏡像會(huì)從你配置的Registry中提取出來。當(dāng)你使用docker push命令時(shí)，你的鏡像會(huì)被推送到你配置的Registry中。Registry包含很多個(gè)Repository，例如，我們可以在Docker hub上查看其下的Repository，它們通常按用戶、鏡像中的程序劃分。

Docker安裝步驟如下：

(1)如果已經(jīng)安裝舊版，可以卸載：

yum remove docker docker-common docker-selinux docker-engine

(2)安裝基礎(chǔ)依賴

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

(3)增加docker yum源

yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

(4)如果連接不上，可以使用以下中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的yum源

yum-config-manager --add-repo https://mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

(5)如果報(bào)錯(cuò)，刪除對應(yīng)文件

cd /etc/yum.repos.d/

刪除mirrors.ustc.edu.cn相關(guān)文件后再增加yum源。

(6)查看docker版本

yum list docker-ce --showduplicates

(7)安裝docker

yum install -y docker-ce

(8)如果需要安裝指定版本，如下

yum install -y docker-ce-18.06.3.ce

(9)啟動(dòng)docker

systemctl start docker

(10)設(shè)置開機(jī)啟動(dòng)docker

systemctl enable docker

(11)驗(yàn)證安裝