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2022-03-21
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Docker 入门

# 1. 初识 Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言实现，可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上。

  • 容器是完全使用沙箱机制，相互隔离
  • 容器性能开销极低

我们基于 CentOS 7 来学习 Docker。

Docker 的架构：

image-20220322153926908
  • 镜像（Image）：就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu16.04 最小系统的 root 文件系统。
  • 容器（Container）：镜像和容器的关系，就像是面向对象程序设计中的类和对象一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。
  • 仓库（Repository）：仓库可看成一个代码控制中心，用来保存镜像。

我们在使用时，一般都会配置国内的镜像加速器。

# 2. Docker 命令

# 2.1 Docker 服务相关命令

  • 启动 docker 服务：systemctl start docker
  • 设置开机启动 docker 服务：systemctl enable docker
  • 停止 docker 服务：systemctl stop docker
  • 重启 docker 服务：systemctl restart docker
  • 查看 docker 服务状态：systemctl status docker

# 2.2 Docker 镜像相关命令

  • 查看镜像：查看本地所有的镜像
docker images
docker images -q  # 查看所用镜像的 id
1
2
  • 搜索镜像：从网络中查找需要的镜像
docker search 镜像名称
1
  • 拉取镜像：从 Docker 仓库下载镜像到本地，镜像名称格式为 名称:版本号，如果版本号不指定则是最新的版本（latest）。 如果不知道镜像版本，可以去 docker hub 搜索对应镜像查看
docker pull 镜像名称
1
  • 删除镜像：删除本地镜像
docker rmi 镜像id # 删除指定本地镜像
docker rmi `docker images -q` # 删除所有本地镜像
1
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  • rmi：rm images
  • 删除所有本地镜像的命令，是把 docker images -q 的执行结果传给 docker rmi 从而实现全部删除

# 2.3 Docker 容器相关命令

  • 查看容器
docker ps # 查看正在运行的容器
docker ps –a # 查看所有容器（包括历史上的）
1
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  • 创建并启动容器
docker run 参数
1

参数说明：

  • -i：保持容器运行。通常与 -t 同时使用。加入 -it 这两个参数后，容器创建后自动进入容器中，退出容器后，容器自动关闭。
  • -t：为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用。
  • -d：以守护（后台）模式运行容器。创建一个容器在后台运行，需要使用 docker exec 进入容器。退出后，容器不会关闭。
  • -it 创建的容器一般称为交互式容器，-id 创建的容器一般称为守护式容器
  • --name：为创建的容器命名。
  • 进入容器
docker exec 参数  # 退出容器，容器不会关闭
1
  • 停止容器：docker stop 容器名称
  • 启动容器：docker start 容器名称
  • 删除容器：docker rm 容器名称
    • 如果容器是运行状态则删除失败，需要停止容器后才能删除
  • 查看容器信息：docker inspect 容器名称

# 3. Docker 容器的数据卷

# 3.1 数据卷的概念及作用

思考：

  • Docker 容器删除后，在容器中产生的数据还在吗？
image-20220322161149691
  • Docker 容器和外部机器可以直接交换文件吗？
image-20220322161209577
  • 容器之间想要进行数据交互？

数据卷：数据卷是宿主机中的一个目录或文件，当容器目录和数据卷目录绑定后，对方的修改会立即同步。一个数据卷可以被多个容器同时挂载，一个容器也可以被挂载多个数据卷。

image-20220322161405138

数据卷作用：容器数据持久化；外部机器和容器间接通信；容器之间数据交换

# 3.2 配置数据卷

创建启动容器时，使用 -v 参数来设置数据卷：

docker run ... -v 宿主机目录(文件):容器内目录(文件) ...
1

注意事项

  1. 目录必须是绝对路径
  2. 如果目录不存在，会自动创建
  3. 可以挂载多个数据卷
image-20220322161748955

示例：

docker run -it --name=c1 -v /root/data:/root/data_container centos:7 /bin/bash
1
  • 这条命令启动了一个 Centos 7 的容器，并将宿主机的 /root/data 挂载到了容器的 /root/data_container
  • /bin/bash 可以省略不写

# 3.3 数据卷容器

多容器进行数据交换的方式：

  • 方式 1：多个容器挂载同一数据卷
  • 方式 2：数据卷容器

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  • c3 作为数据卷容器挂载到一个数据卷上，c1、c2 再分别挂载到 c3 上，完成这个操作后，就相当于 c1、c2 也挂载到了这个数据卷上了。这是 c1、c2、c3 都挂载到了同一个数据卷上，之后即便 c3 挂掉了，c1、c2 也能通过这个数据卷进行通信

# 配置数据卷容器：

  1. 创建启动 c3 数据卷容器，使用 –v 参数设置数据卷
docker run –it --name=c3 –v /volume centos:7 /bin/bash
1
  • 注意这里的 -v /volume，这里写的是容器的目录，这样写的话，Docker 会在宿主机上自动帮我们生成一个数据卷目录并挂载上，在宿主机上自动生成的目录可以通过 docker inspect ... 命令查看。
  1. 启动 c1、c2 容器，使用 --volumes-from 参数设置数据卷
docker run –it --name=c1 --volumes-from c3 centos:7 /bin/bash
docker run –it --name=c2 --volumes-from c3 centos:7 /bin/bash
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  • 这时 c1、c2、c3 都挂载到了同一个数据卷上，并可以相互通信了

数据卷总结

  1. 数据卷概念：宿主机的一个目录或文件
  2. 数据卷作用：容器数据持久化；客户端和容器数据交换；容器间数据交换
  3. 数据卷容器：
    • 创建一个容器，挂载一个目录，让其他容器继承自该容器( --volume-from )
    • 通过简单方式实现数据卷配置

# 4. Docker 应用部署

# 4.1 端口映射

image-20220327080653400

容器内的网络服务和外部机器不能直接通信，但外部机器和宿主机可以直接通信，宿主机和容器可以直接通信。

当容器中的网络服务需要被外部机器访问时，可以将容器中提供服务的端口映射到宿主机的端口上。外部机器访问宿主机的该端口，从而间接访问容器的服务。这种操作称为：端口映射。

# 4.2 MySQL 部署

搜索 MySQL 镜像、拉取镜像、创建容器、操作容器中的 MySQL

# 5. Dockerfile

# 5.1 Docker 镜像原理

Linux文件系统由 bootfs 和 rootfs 两部分组成：

  • bootfs：包含bootloader（引导加载程序）和 kernel（内核）
  • rootfs： root文件系统，包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev，/proc，/bin，/etc 等标准目录和文件

不同的 Linux 发行版，bootfs 基本一样，而 rootfs 不同，如 ubuntu ，centos 等。

image-20220327083741834

Docker 镜像是由特殊的文件系统叠加而成，最底端是 bootfs，并使用宿主机的 bootfs，第二层是 root 文件系统 rootfs，称为 base image，然后再往上可以叠加其他的镜像文件。

image-20220327084230827

统一文件系统（Union File System）技术能够将不同的层整合成一个文件系统，为这些层提供了一个统一的视角，这样就隐藏了多层的存在，在用户的角度看来，只存在一个文件系统。

一个镜像可以放在另一个镜像的上面。位于下面的镜像称为父镜像，最底部的镜像成为基础镜像。当从一个镜像启动容器时，Docker 会在最顶层加载一个读写文件系统作为容器。

思考

  1. Docker 镜像本质是什么？
    • 是一个分层文件系统
  2. Docker 中一个 centos 镜像为什么只有 200MB，而一个 centos 操作系统的 iso 文件要几个个 G？
    • Centos 的 iso 镜像文件包含 bootfs 和 rootfs，而 docker 的 centos 镜像复用宿主机操作系统的 bootfs，只有 rootfs 和其他镜像层。
  3. Docker 中一个 tomcat 镜像为什么有 500MB，而一个 tomcat 安装包只有 70多 MB？
    • 由于docker中镜像是分层的，tomcat 虽然只有 70 多 MB，但他需要依赖于父镜像和基础镜像，所有整个对外暴露的 tomcat 镜像大小 500 多 MB。

Docker 镜像如何制作？

  1. 容器转为镜像【不常用，了解即可】
docker commit 容器id 镜像名称:版本号
docker save -o 压缩文件名称 镜像名称:版本号
docker load –i 压缩文件名称
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3
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这种方式在 commit 时产生的镜像，挂载的数据卷的数据不会进入生成的镜像中。

  1. Dockerfile 的方式

# 5.2 Dockefile 概念及作用

Dockerfile 是一个文本文件，包含了一条条的指令，每一条指令构建一层，基于基础镜像，最终构建出一个新的镜像。

  • 对于开发人员：可以为开发团队提供一个完全一致的开发环境
  • 对于测试人员：可以直接拿开发时所构建的镜像或者通过 Dockerfile 文件构建一个新的镜像开始工作了
  • 对于运维人员：在部署时，可以实现应用的无缝移植

Docker Hub 官网 (opens new window)

# 5.3 Dockerfile 关键字

关键字 作用 备注
FROM 指定父镜像 指定 dockerfile 基于那个 image 构建
MAINTAINER 作者信息 用来标明这个dockerfile谁写的
LABEL 标签 用来标明dockerfile的标签 可以使用Label代替Maintainer 最终都是在docker image基本信息中可以查看
RUN 执行命令 执行一段命令 默认是 /bin/sh 格式: RUN command 或者 RUN ["command" , "param1","param2"]
CMD 容器启动命令 提供启动容器时候的默认命令和 ENTRYPOINT 配合使用.格式 CMD command param1 param2 或者 CMD ["command" , "param1","param2"]
ENTRYPOINT 入口 一般在制作一些执行就关闭的容器中会使用
COPY 复制文件 build的时候复制文件到image中
ADD 添加文件 build的时候添加文件到image中 不仅仅局限于当前build上下文 可以来源于远程服务
ENV 环境变量 指定build时候的环境变量 可以在启动的容器的时候 通过-e覆盖 格式ENV name=value
ARG 构建参数 构建参数 只在构建的时候使用的参数 如果有ENV 那么ENV的相同名字的值始终覆盖arg的参数
VOLUME 定义外部可以挂载的数据卷 指定build的image那些目录可以启动的时候挂载到文件系统中 启动容器的时候使用 -v 绑定 格式 VOLUME ["目录"]
EXPOSE 暴露端口 定义容器运行的时候监听的端口 启动容器的使用-p来绑定暴露端口 格式: EXPOSE 8080 或者 EXPOSE 8080/udp
WORKDIR 工作目录 指定容器内部的工作目录 如果没有创建则自动创建 如果指定/ 使用的是绝对地址 如果不是 / 开头那么是在上一条 workdir 的路径的相对路径
USER 指定执行用户 指定build或者启动的时候 用户 在RUN CMD ENTRYPONT执行的时候的用户
HEALTHCHECK 健康检查 指定监测当前容器的健康监测的命令 基本上没用 因为很多时候 应用本身有健康监测机制
ONBUILD 触发器 当存在ONBUILD关键字的镜像作为基础镜像的时候 当执行FROM完成之后 会执行 ONBUILD的命令 但是不影响当前镜像 用处也不怎么大
STOPSIGNAL 发送信号量到宿主机 该STOPSIGNAL指令设置将发送到容器的系统调用信号以退出。
SHELL 指定执行脚本的shell 指定RUN CMD ENTRYPOINT 执行命令的时候 使用的shell

# 5.4 Dockerfile 案例

# 1）案例：发布 Spring Boot

创建一个简单的 Spring Boot 项目，并打包成 springboot.jar 文件，Dockerfile 文件实现步骤：

  1. 定义父镜像：FROM java:8
  2. 定义作者信息：MAINTAINER yubin <yubin_SkyWalker@yeah.net>
  3. 将 jar 包添加到容器：ADD springboot.jar app.jar
    • 文件在当前目录的话就不用写绝对路径，否则写绝对路径
  4. 定义容器启动执行的命令：CMD java -jar app.jar
  5. 通过 Dockerfile 构建镜像：docker build -f dockerfile路径 -t 镜像名称:版本

# 2）自定义 Centos7 镜像

自定义 Centos7 镜像。要求：

  • 默认登录路径为 /usr
  • 可以使用 vim

实现步骤：

  1. 定义父镜像：FROM centos:7
  2. 定义作者信息：MAINTAINER yubin <yubin_SkyWalker@yeah.net>
  3. 执行安装 vim 命令：RUN yum install -y vim
  4. 定义默认的工作目录：WORKDIR /usr
  5. 定义容器启动执行的命令：CMD /bin/bash
  6. 通过 Dockerfile 构建镜像：docker build -f dockerfile路径 -t 镜像名称:版本

# 6. 服务编排：Docker Compose

微服务架构的应用系统中一般包含若干个微服务，每个微服务一般都会部署多个实例，如果每个微服务都要手动启停，维护的工作量会很大。

服务编排：按照一定的业务规则批量管理容器

Docker Compose 是一个编排多容器分布式部署的工具，提供命令集管理容器化应用的完整开发周期，包括服务构建，启动和停止。使用步骤：

  1. 利用 Dockerfile 定义运行环境镜像
  2. 使用 docker-compose.yml 定义组成应用的各服务
  3. 运行 docker-compose up 启动应用
image-20220327131338746

Docker Compose 的安装与卸载方法，可以搜索得到

# 6.1 案例：编排 nginx + spring boot 项目

  1. 创建 docker-compose 目录
mkdir ~/docker-compose
cd ~/docker-compose
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2
  1. 编写 docker-compose.yml 文件


 







 




version: '3'
services:
  nginx:
   image: nginx
   ports:
    - 80:80
   links:
    - app
   volumes:
    - ./nginx/conf.d:/etc/nginx/conf.d
  app:
    image: app
    expose:
      - "8080"
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  • 定义了两个容器：nginx 和 app（名称自己起）
  1. 创建 ./nginx/conf.d 目录
mkdir -p ./nginx/conf.d
1
  1. 在 ./nginx/conf.d 目录下编写 nginx.conf 文件：
server {
    listen 80;
    access_log off;

    location / {
        proxy_pass http://app:8080;
    }
}
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  1. 在 ~/docker-compose 目录下使用 docker-compose 启动容器
docker-compose up
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  • -d 选项可以使其在后台运行
  1. 测试访问：ip/hello

# 7. Docker 私有仓库

有时候我们的服务器无法访问互联网，或者你不希望将自己的镜像放到公网当中，那么我们就需要搭建自己的私有仓库来存储和管理自己的镜像。

这里不再讲了。

# 8. Docker 与虚拟机对比

容器就是将软件打包成标准化单元，以用于开发、交付和部署。

  • 容器镜像是轻量的、可执行的独立软件包 ，包含软件运行所需的所有内容：代码、运行时环境、系统工具、系统库和设置。
  • 容器化软件在任何环境中都能够始终如一地运行。
  • 容器赋予了软件独立性，使其免受外在环境差异的影响，从而有助于减少团队间在相同基础设施上运行不同软件时的冲突。
image-20220327132715302

Docker 容器虚拟化与传统虚拟机比较：

  • 相同：具有相似的资源隔离和分配优势
  • 不同：容器虚拟化的是操作系统，虚拟机虚拟化的是硬件。因此，传统虚拟机可以运行不同的操作系统，容器只能运行同一类型操作系统（Linux 上无法在 Docker 启动 Windows 系统）。
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编辑 (opens new window)
上次更新: 2022/10/15, 15:06:22
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Linux 命名空间和 Cgroups：容器是由什么构成的？

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