◆周少珂 吳華芹 謝妞妞 付媛冰

基于Docker容器虛擬化技術(shù)的WordPress系統(tǒng)研究

◆周少珂 吳華芹 謝妞妞 付媛冰

（河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 河南 450042）

隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展，由依靠數(shù)量的增加以提高其運(yùn)行效率的橫向傳統(tǒng)發(fā)展模式，逐步向提高硬件利用率支持虛擬化的縱向發(fā)展模式。根據(jù)應(yīng)用虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)架構(gòu)不同，分為軟件虛擬化和硬件虛擬化兩類。首先針對基于Docker容器的Linux開源操作系統(tǒng)的軟件虛擬化技術(shù)進(jìn)行研究；然后在Linux系統(tǒng)平臺上搭建能夠資源隔離的Docker容器，并在該容器中搭建和配置WordPress博客項(xiàng)目系統(tǒng)；最后通過使用Docker容器模式與傳統(tǒng)模式的系統(tǒng)進(jìn)行對比，表明使用該Docker容器虛擬化模式架設(shè)的系統(tǒng)更加高效、穩(wěn)定，為Docker虛擬化的進(jìn)一步應(yīng)用研究做好準(zhǔn)備。

云計(jì)算；虛擬化；容器；Docker；Linux

1 Docker容器配置

隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，各項(xiàng)硬件技術(shù)指標(biāo)都得到了巨大提高，但單純地提高各項(xiàng)硬件指標(biāo)，已無法滿足人們對工作效率的需求。虛擬化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，進(jìn)一步提升各個(gè)硬件設(shè)備工作中的并發(fā)量，能夠進(jìn)一步提高現(xiàn)有的硬件資源利用率[1]。

虛擬化技術(shù)是計(jì)算機(jī)資源管理技術(shù)的一種，通過一定的技術(shù)手段將底層的硬件資源如CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，按照一定組織方式進(jìn)行抽取、組合，打破傳統(tǒng)之間的隔離、物理硬件之間不可切割的障礙，使用戶按比原本更加合理的方式，利用邏輯組織硬件資源的技術(shù)[2]。根據(jù)作用對象不同可分為：硬件虛擬化和軟件虛擬化；根據(jù)作用層次模型不同可分為：寄居架構(gòu)虛擬化和裸金屬架構(gòu)虛擬化；根據(jù)虛擬化程度不同可分為：半虛擬化技術(shù)和完全虛擬化技術(shù)[3]。為更好研究虛擬化技術(shù)理論，從其作用層次模型中入手，進(jìn)行理論分析和實(shí)踐配置，最終得到研究結(jié)果。

隨著云計(jì)算技術(shù)的成熟發(fā)展，并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算也日益凸顯其重要地位。云計(jì)算服務(wù)層次模型可分為：基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)層IAAS、平臺架構(gòu)服務(wù)PAAS層和軟件架構(gòu)服務(wù)SAAS三層[4]。

基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)IAAS層：主要根據(jù)底層現(xiàn)有物理硬件進(jìn)行分割、抽取、邏輯組織成統(tǒng)一的，為上層PAAS平臺提供服務(wù)[5]。平臺架構(gòu)服務(wù)PAAS層：主要根據(jù)IAAS層的硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一環(huán)境平臺的搭建，邏輯資源虛擬化的統(tǒng)一調(diào)度，為SAAS層提供平臺服務(wù)[6]。軟件架構(gòu)服務(wù)SAAS層：主要根據(jù)PAAS層提供統(tǒng)一平臺環(huán)境，使用B/S服務(wù)模式直接提供給用戶使用和管理[7]。

通常使用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)其PAAS架構(gòu)平臺服務(wù)，其中基于底層硬件虛擬化技術(shù)有：KVM[8]；基于軟件操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)有：Docker容器技術(shù)[9]。文本針對軟件操作系統(tǒng)的Docker技術(shù)進(jìn)行探討研究。

Docker容器技術(shù)是PAAS提供商DotCloud開源的基于LXC的高級容器引擎，源代碼托管在GitHub上，基于Go語言并遵循Apache2.0開源協(xié)議的虛擬化技術(shù)[10]。Docker容器主要組成有：倉庫（Registry）、鏡像（Image）和容器（Container）。其中三者之間可以通過一定方式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，具體如圖1所示。

Docker容器是運(yùn)行在Linux操作系統(tǒng)上的一個(gè)實(shí)現(xiàn)資源打包隔離的一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)程，當(dāng)其進(jìn)程關(guān)閉或Kill掉時(shí)，其Docker容器就被關(guān)閉。在系統(tǒng)上系統(tǒng)進(jìn)程之間互不干擾，保證了進(jìn)行之間的有序運(yùn)行。由于Docker使運(yùn)行在Linux系統(tǒng)CentOS7.0版本以上，內(nèi)核Kernel版本要求至少3.10版本以上，因此CentOS6系列系統(tǒng)中是無法配置和運(yùn)行Docker技術(shù)[11]。本文通過運(yùn)行Docker容器技術(shù)部署WordPress系統(tǒng)項(xiàng)目和傳統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)部署WordPress系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行對比，進(jìn)一步研究Docker容器技術(shù)的穩(wěn)定性和高效性。

圖1 Docker容器組成

2 傳統(tǒng)模式架設(shè)WordPress

如今95%企業(yè)服務(wù)器使用均為Linux操作系統(tǒng)，為了統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使用均為CentOS-7-x86_64-DVD-1511.ISO鏡像，其CentOS7.2版本，Kernel3.10內(nèi)核版本，使用VMware Workstation15版本、2.0G內(nèi)存、2核CPU、50G硬盤，創(chuàng)建一臺CentOS7.2主機(jī)，作為虛擬機(jī)基礎(chǔ)環(huán)境[12]。

虛擬主機(jī)創(chuàng)建啟動(dòng)之后，需要安裝WordPress系統(tǒng)項(xiàng)目所需的RPM包：httpd-2.4.6-40.el7.centos.x86_64.rpm、mariadb-5.5.44-2.el7.--centos.x86_64.rpm、mariadb-server-5.5.44-2.el7.centos.x86_64.rpm、php-5.4.16-36.el7_1.x86_64.rpm、php-mysql-5.4.16-36.el7_1.x86_64.rpm因?yàn)楸旧鞢entOS7.2鏡像中含有該類包，因此需配置本地YUM源，所涉及的軟件包前期全部整理到位，使用“yum install -y 軟件包名”進(jìn)行安裝，如圖2所示。

圖2 使用本地YUM源安裝所需軟件包

成功安裝軟件包后，以ROOT身份使用“mysql_secure_installation”命令進(jìn)行MariaDB數(shù)據(jù)庫初始化配置，設(shè)置root密碼設(shè)置為“000000”。并通過“mysql -uroot -p000000”命令再次登錄該MariaDB數(shù)據(jù)庫，并創(chuàng)建一個(gè)名為“WordPress”的數(shù)據(jù)庫，如圖3所示。

通過SecureCRT軟件進(jìn)行上傳WordPress-5.0.2-zh_CN.tar.gz壓縮包到Linux系統(tǒng)中的/root目錄下，并使用“tar -zxvf /root/wordpress-5.0.2-zh_CN.tar.gz -C /var/www/html”命令將壓縮包解壓到http服務(wù)固定的/var/www/html目錄，如圖4所示。

圖3 創(chuàng)建WordPress數(shù)據(jù)庫

圖4 解壓WordPress主項(xiàng)目頁面

修改WordPress包中的“wp-config-sample.php”文檔將其重命名為“wp-config.php”，并進(jìn)入該文檔進(jìn)行修改1.WordPress數(shù)據(jù)庫名稱；2.Mysql數(shù)據(jù)庫用戶名。3.MySQL數(shù)據(jù)庫密碼，三項(xiàng)配置，如圖5所示，其余項(xiàng)目無須配置。

圖5 修改WordPress配置文檔

重啟 WWW服務(wù)，通過前端（建議使用谷歌）瀏覽器輸入虛擬機(jī)IP地址即可登錄WordPress博客系統(tǒng)，對WordPress博客系統(tǒng)進(jìn)行用戶名、密碼和電子郵箱等注冊后，即可登錄博客系統(tǒng)平臺，如圖6所示，通過使用TOP命令進(jìn)一步查看Linux系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)利用率，如圖7所示。

圖6 成功登錄WordPress系統(tǒng)

整個(gè)項(xiàng)目系統(tǒng)配置過程需要配置軟件較多，配置步驟較為復(fù)雜。不同軟件之間也容易出現(xiàn)版本不兼容的現(xiàn)象，對于初學(xué)者相對難度較大，把大部分時(shí)間和精力花費(fèi)在軟件的搜找和軟件版本的兼容性上，不能夠及時(shí)準(zhǔn)確對整個(gè)項(xiàng)目系統(tǒng)進(jìn)行研究。

3 Docker容器架設(shè)WordPress

使用同樣上述傳統(tǒng)配置的基礎(chǔ)環(huán)境，因?yàn)镃entOS7.2版本Kernel內(nèi)核版本3.10以上，因此可以對其進(jìn)行容器虛擬化技術(shù)配置，但需從開源鏡像網(wǎng)站中下載“docker-ce-17.03.0.ce-1.el7.centos.x86_64.rpm”和“docker-ce-selinux-17.03.0.ce-1.el7.centos.noarch.rpm”兩個(gè)Docker軟件包。虛擬主機(jī)Centos7.2，需要使用“橋接”網(wǎng)絡(luò)連接模式，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置保證能夠正常連接外網(wǎng)，使用Internet中YUM源。

部署Docker容器之前，還需一些基礎(chǔ)服務(wù)配置：（1）關(guān)閉其虛擬機(jī)防火墻并開啟自動(dòng)關(guān)閉功能；（2）關(guān)閉Selinux防火墻配置并更改為“disabled”；（3）因Docker容器需對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾專業(yè)，故開啟IPtables的數(shù)據(jù)過濾功能并開機(jī)自啟。如圖8所示，使用“yum update”系統(tǒng)命令進(jìn)行系統(tǒng)軟件包的更新，最后重啟系統(tǒng)。

圖8 Linux系統(tǒng)中基礎(chǔ)服務(wù)配置

系統(tǒng)更新完軟件包后進(jìn)行重啟，使用yum命令安裝“docker-ce-17.03.0.ce-1.el7.centos.x86_64.rpm”和“docker-ce-selinux-17.03.0.ce-1.el7.centos.noarch.rpm”兩個(gè)Docker軟件包，成功安裝后進(jìn)行“systemctl start docker”和“Systemctl enable docker”的Docker容器的重啟和開機(jī)自啟配置，使用“docker version”進(jìn)行容器版本的查看。

Docker容器成功啟動(dòng)后，就可直接從網(wǎng)絡(luò)倉庫中進(jìn)行MariaDB數(shù)據(jù)庫鏡像和WordPress鏡像的PULL拉取，下載到本地容器中。由于全球最大開源的容器倉庫在國外，因此下載時(shí)網(wǎng)速會較慢，可以配置加速器進(jìn)行反向代理以此來加快下載的速度，本文中該加速配置功能不是重點(diǎn)因此可忽略不予考慮，如圖9所示。

因?yàn)檎麄€(gè)下載過程中連接網(wǎng)絡(luò)，默認(rèn)都使用較新的軟件版本，軟件的兼容性也可不用考慮。使用“docker run --name DB --env MYSQL_ROOT_PASSWORD =000000 -d mariadb”和“docker run --name mywordpress --link DB：mysql -p 8888：80 -d wordpress”命令運(yùn)行兩個(gè)容器進(jìn)程，將WordPress中的80端口映射到容器中8888端口。如圖10所示，分比為：1.MariaDB數(shù)據(jù)庫容器進(jìn)程；2.WordPress容器進(jìn)程。

“--env MYSQL_ROOT_PASSWORD=000000”命令中需要對MariaDB數(shù)據(jù)庫進(jìn)行初始化環(huán)境變量設(shè)置（密碼設(shè)置），以便保證數(shù)據(jù)庫中的3306端口正常運(yùn)行?！?-link DB：mysql -p 8888：80”命令設(shè)置鏈接參數(shù)能夠使WordPress項(xiàng)目中的mysql數(shù)據(jù)庫鏈接到MariaDB數(shù)據(jù)庫中，保證MariaDB數(shù)據(jù)庫和Word Press系統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性。最后通過“docker ps -a”進(jìn)行看看Docker中運(yùn)行的容器Container數(shù)量、名稱和端口號。

圖10 Docker中運(yùn)行兩個(gè)Container進(jìn)程

通過物理主機(jī)瀏覽器IP+映射端口號，進(jìn)行系統(tǒng)的登錄。最終和傳統(tǒng)模式下的配置WordPress系統(tǒng)相同效果。通過使用TOP命令進(jìn)一步查看Linux系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)利用率，如圖11所示。

圖11 查看系統(tǒng)內(nèi)部的開銷

4 結(jié)語

本文通過傳統(tǒng)模式下軟件包安裝和使用Docker虛擬化技術(shù)安裝的兩種WordPress項(xiàng)目進(jìn)行配置，進(jìn)行各項(xiàng)影響性能參數(shù)進(jìn)行如下表1進(jìn)行分析。

通過表1可以看出，使用Docker容器虛擬化技術(shù)的WordPress博客系統(tǒng)安裝部署簡單、方便，且系統(tǒng)中CPU、內(nèi)存占用量較低。Linux系統(tǒng)運(yùn)行期間僅僅能夠維護(hù)Docker、Docker-container兩個(gè)進(jìn)程，把傳統(tǒng)的安裝大量軟件的模式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中進(jìn)程的創(chuàng)建模式，使系統(tǒng)進(jìn)程穩(wěn)定的運(yùn)行來確保容器中軟件的運(yùn)行。通過Docker容器技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算物理硬件資源更加充分的利用。

表1 傳統(tǒng)方式和Docker方式對比

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河南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題（2020YB0499）；河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院校級科技類項(xiàng)目（2019B-KJ-17）