Docker从入门到实践 摘要

目录

什么是Docker？

为什么要用Docker？

Docker与传统虚拟机对比？

Docker的三个基本概念？

Docker安装指南

镜像的管理操作

Docker镜像的实现原理？

容器的管理操作?

Docker仓库管理操作

Docker如何进行数据管理

Docker使用网络

Dockerfile指令

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什么是Docker？

• 诞生于2013年使用Go语言实现的一个开源项目。
• 基于Linux容器（LXC）技术实现的轻量级操作系统虚拟化解决方案。

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为什么要用Docker？

• 快速启动：容器的启动可以在秒级实现，这相比传统的虚拟机方式要快得多。
• 系统资源利用率高：对系统资源的利用率很高，一台主机上可以同时运行数千个 Docker 容器。
• 更快速的交付和部署：一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。
• 更高效的虚拟化：容器的运行不需要额外的 hypervisor 支持，它是内核级的虚拟化，因此可以实现更高的性能和效率。
• 更轻松的迁移和扩展：几乎可以在任意的平台上运行，包括物理机、虚拟机、公有云、私有云、个人电脑、服务器等。
• 更简单的管理：只需要小小的修改，就可以替代以往大量的更新工作。所有的修改都以增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的管理。

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Docker与传统虚拟机对比？

特性	容器	虚拟机
启动	秒级	分钟级
硬盘使用	一般为 MB	一般为 GB
性能	接近原生	弱于
系统支持量	单机支持上千个容器	一般几十个

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Docker的三个基本概念？

镜像（Image）：

• 就是一个只读的模板，可以用来创建容器（Container）。
• 例如，一个镜像可以包含一个完整的ubuntu操作系统。

容器（Container）：

• 从镜像（Image）创建的运行实例。
• 它可以被启动、开始、停止、删除。
• 每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。Docker利用容器来运行应用。

仓库（Repository）：

• 是集中存放镜像（Image）文件的场所。
• 仓库中包含多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag）。
• 仓库分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。

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Docker安装指南

官方网站上有各种环境下的 安装指南，这里主要介绍下CentOS系列的安装。

CentOS6系统，可以使用 EPEL 库安装 Docker，命令如下：

$ sudo yum install http://mirrors.yun-idc.com/epel/6/i386/epel-release-6-8.noarch.rpm
$ sudo yum install docker-io

CentOS7系统 CentOS-Extras 库中已带 Docker，可以直接安装：

$ sudo yum install docker

安装之后启动 Docker 服务，并让它随系统启动自动加载：

$ sudo service docker start
$ sudo chkconfig docker on 
或
$ systemctl start docker.service
$ systemctl daemon-reload
$ systemct enable docker.service

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镜像的管理操作

• 使用 docker pull 命令来从仓库获取所需要的镜像，命令如下：

  //从官方注册服务器 registry.hub.docker.com 中的 centos 仓库来下载标记为 latest 的镜像
  $ sudo docker pull centos
  Using default tag: latest
  Trying to pull repository docker.io/library/centos ...
  latest: Pulling from docker.io/library/centos
  729ec3a6ada3: Pull complete
  Digest: sha256:f94c1d992c193b3dc09e297ffd54d8a4f1dc946c37cbeceb26d35ce1647f88d9
  Status: Downloaded newer image for docker.io/centos:latest

• 使用 docker images 显示本地已有的镜像，命令如下：

  $ sudo docker images
  仓库                标签     镜像唯一ID      创建时间      镜像大小
  REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
  docker.io/centos    latest              0f3e07c0138f        2 months ago        220 MB

• Docker创建镜像：

1. 方式一：修改已有镜像。（优点：简单。缺点：不方便在分享）

   //1.1、先使用下载的镜像启动容器。(记住容器的ID[27c0a7163633]，稍后还会用到)
   $ sudo docker run -it docker.io/centos /bin/bash
   [root@27c0a7163633 /]#
   
   //1.2、在容器中添加nginx应用。结束后，我们使用 exit 来退出
   [root@27c0a7163633 /]# sudo yum install nginx -y
   [root@27c0a7163633 /]# exit
   
   //1.3、现在我们的容器已经被我们改变了，使用 docker commit 命令来提交更新后的副本，创建成功后会返回这个镜像的 ID 信息
   $ sudo docker commit -m "Added nginx service" -a "liuns" 27c0a7163633 docker.io/centos:nginx
   sha256:b720d4f5b320147e27bf2105cef5b981a4eff2b280646a9dc4b58e3cad8d95f4
   
   //1.4、使用 docker images 来查看新创建的镜像
   $ sudo docker images
   REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED              SIZE
   docker.io/centos    nginx               b720d4f5b320        About a minute ago   304 MB
   docker.io/centos    latest              0f3e07c0138f        2 months ago         220 MB
   
   //1.5、之后，可以使用新的镜像来启动容器
   $ sudo docker run -it docker.io/centos:nginx /bin/bash
   [root@daf63728ae93 /]# nginx -v
   nginx version: nginx/1.14.1

2. 方式二：利用Dockerfile来创建镜像。（推荐方式）

   //2.1、新建一个目录和一个Dockerfile
   $ mkdir liuns
   $ cd liuns
   $ touch Dockerfile
   
   //2.2、Dockerfile中每一条指令都创建镜像的一层（注意一个镜像不能超过127层），当所有的指令都执行完毕之后，返回了最终的镜像id
   $ cat >> Dockerfile < # This is a comment
   > # FROM 指令告诉 Docker 使用哪个镜像作为基础
   > FROM centos
   > # 维护者的信息
   > MAINTAINER liuns 
   > # RUN开头的指令会在创建中运行，比如安装一个nginx软件包
   > RUN yum install nginx -y
   > # ADD命令复制本地文件到镜像
   > #ADD myApp /var/www
   > # EXPOSE命令来向外部开放端口
   > #EXPOSE 80
   > # CMD命令来描述容器启动后运行的程序
   > #CMD ["/usr/sbin/apachectl", "-D", "FOREGROUND"]
   > EOF
   
   //2.3、编写完成 Dockerfile 后可以使用 docker build 来生成镜像。
   $ sudo docker build -t "centos:liuns" .
   Sending build context to Docker daemon 2.048 kB
   Step 1/3 : FROM centos
    ---> 0f3e07c0138f
   Step 2/3 : MAINTAINER liuns 
    ---> Running in f161ebfc808e
    ---> e8d558f70b7d
   Removing intermediate container f161ebfc808e
   Step 3/3 : RUN yum install nginx -y
    ---> Running in 3d881bfbfea3
   省略号......
   Complete!
    ---> 278a0911299b
   Removing intermediate container 3d881bfbfea3
   Successfully built 278a0911299b
   
   //2.4、查看镜像列表
   $ sudo docker images
   REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED              SIZE
   centos              liuns               278a0911299b        About a minute ago   304 MB
   
   //2.5、利用新创建的镜像来启动一个容器
   $ sudo docker run -it centos:liuns /bin/bash
   [root@f96344dc7dfd /]# nginx -v
   nginx version: nginx/1.14.1

    

3. 方式三：从本地文件系统导入。（可以使用 openvz（容器虚拟化的先锋技术）的模板来创建： openvz 的模板下载地址为 templates ）

   //3.1、下载了一个 debian-7.0-x86_64 的镜像，之后使用以下命令导入：
   $ sudo cat debian-7.0-x86_64-minimal.tar.gz | docker import - centos:liuns
   
   //3.2、然后查看新导入的镜像
   $ sudo docker images

    

• 上传镜像，把自己创建的镜像上传到仓库中来共享，命令如下：

  $ sudo docker push centos:liuns

• 使用 docker save 命令导出镜像到本地文件，命令如下：

  $ sudo docker save -o centos_liuns.tar centos:liuns

• 使用 docker load 从导出的本地文件中再导入到本地镜像库，命令如下：

  $ sudo docker load --input centos_liuns.tar
  或
  $ sudo docker load < centos_liuns.tar

• 使用 docker rmi移除本地的镜像，命令如下：

  $ sudo docker rmi centos:liuns
  //注意 docker rm 命令是移除容器
  //注意：在删除镜像之前要先用 docker rm 删掉依赖于这个镜像的所有容器。

   

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Docker镜像的实现原理？

Docker 镜像是怎么实现增量的修改和维护的？ 每个镜像都由很多层次构成，Docker 使用 Union FS 将这些不同的层结合到一个镜像中去。

通常 Union FS 有两个用途, 一方面可以实现不借助 LVM、RAID 将多个 disk 挂到同一个目录下,另一个更常用的就是将一个只读的分支和一个可写的分支联合在一起，Live CD 正是基于此方法可以允许在镜像不变的基础上允许用户在其上进行一些写操作。 Docker 在 AUFS 上构建的容器也是利用了类似的原理。

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容器的管理操作?

• 进入Docker容器

1. 方式一，使用 docker attach自带命令。

   $ docker ps
   CONTAINER ID  IMAGE         COMMAND       CREATED        STATUS        PORTS       NAMES
   0724081ed5f8  centos:liuns  "/bin/bash"   6 seconds ago  Up 5 seconds              zen_curran
   
   $ docker attach zen_curran
   [root@0724081ed5f8 /]#
   
   //注意：使用 attach 命令有时候并不方便。
   当多个窗口同时 attach 到同一个容器的时候，所有窗口都会同步显示。
   当某个窗口因命令阻塞时,其他窗口也无法执行操作了。

2. 方式二，使用 nsenter 命令。

   $ docker ps
   CONTAINER ID  IMAGE         COMMAND       CREATED              STATUS              PORTS  NAMES
   c71e14ad7766  centos:liuns  "/bin/bash"   About a minute ago   Up About a minute          epic_williams
   $ PID=$(docker inspect --format "{{ .State.Pid }}" epic_williams)
   $ nsenter --target $PID --mount --uts --ipc --net --pid
   [root@c71e14ad7766 /]#

3. 方式三，使用docker exec命令。

   $ docker ps
   CONTAINER ID  IMAGE         COMMAND       CREATED              STATUS              PORTS  NAMES
   c71e14ad7766  centos:liuns  "/bin/bash"   About a minute ago   Up About a minute          epic_williams
   $ docker exec -it c71e14ad7766 /bin/bash
   [root@c71e14ad7766 /]#

• 使用 docker export 导出本地某个容器。

  $ sudo docker ps
  CONTAINER ID    IMAGE         COMMAND        CREATED        STATUS         PORTS         NAMES
  c71e14ad7766    centos:liuns  "/bin/bash"    21 minutes ago  Up 21 minutes               epic_williams
  $ sudo docker export c71e14ad7766 > centos_liuns.tar

• 使用 docker import 从容器快照文件中再导入为镜像。

  $ cat centos_liuns.tar | sudo docker import - centos:liuns
  或
  $ sudo docker import ./centos_liuns.tar centos:liuns

• 使用 docker rm 来删除一个处于终止状态的容器。

  $ docker ps
  CONTAINER ID  IMAGE         COMMAND       CREATED              STATUS              PORTS  NAMES
  c71e14ad7766  centos:liuns  "/bin/bash"   About a minute ago   Up About a minute          epic_williams
  $ sudo docker rm -f epic_williams
  或
  $ sudo docker rm -f c71e14ad7766

• 使用 docker run 或 docker start 启动一个容器。

1. 方式一，docker run 基于镜像新建一个容器并启动。（-d 参数标识后台守护态运行Docker容器）

   //输出一个 “Hello World”，之后终止容器
   $ sudo docker run centos:liuns /bin/echo 'Hello world'
   Hello world
   
   //启动一个 bash 终端，允许用户进行交互
   $ sudo docker run -it centos:liuns /bin/bash
   root@af8bae53bdd3:/#
   
   =================================================================================
   当利用 docker run 来创建容器时，Docker 在后台运行的标准操作包括：
   *检查本地是否存在指定的镜像，不存在就从公有仓库下载
   *利用镜像创建并启动一个容器
   *分配一个文件系统，并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层
   *从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去
   *从地址池配置一个 ip 地址给容器
   *执行用户指定的应用程序
   *执行完毕后容器被终止

2. 方式二，docker start 将在终止状态（stopped）的容器重新启动。

   $ sudo docker ps -a
   CONTAINER ID  IMAGE          COMMAND       CREATED         STATUS                   PORTS     NAMES
   c71e14ad7766  centos:liuns   "/bin/bash"   50 minutes ago  Exited (0) 5 seconds ago     epic_williams
   $ sudo docker start c71e14ad7766
   c71e14ad7766
   $ sudo docker ps -a
   CONTAINER ID  IMAGE          COMMAND       CREATED         STATUS        PORTS     NAMES
   c71e14ad7766  centos:liuns   "/bin/bash"   50 minutes ago  Up 12 seconds           epic_williams

• 使用 docker stop 终止一个运行中的容器。

  $ sudo docker ps -a
  CONTAINER ID  IMAGE          COMMAND       CREATED         STATUS        PORTS     NAMES
  c71e14ad7766  centos:liuns   "/bin/bash"   50 minutes ago  Up 12 seconds           epic_williams
  $ sudo docker stop c71e14ad7766

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Docker仓库管理操作

• Docker Hub共有仓库
• Docker私有仓库
• Docker配置文件

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Docker如何进行数据管理

• 数据卷（Data volumes）
  • 数据卷是一个可供一个或多个容器使用的特殊目录，它绕过 UFS，可以提供很多有用的特性：
    • 数据卷可以在容器之间共享和重用。
    • 对数据卷的修改会立马生效。
    • 对数据卷的更新，不会影响镜像。
    • 卷会一直存在，直到没有容器使用。
    • 数据卷的使用，类似于 Linux 下对目录或文件进行 mount
  • 在用 docker run 命令的时候，使用 -v 标记来创建一个数据卷并挂载到容器里。在一次 run 中多次使用可以挂载多个数据卷。

    //创建一个 web 容器，并加载一个数据卷到容器的 /webapp 目录
    //*注意：也可以在 Dockerfile 中使用 VOLUME 来添加一个或者多个新的卷到由该镜像创建的任意容器
    $ sudo docker run -d -P --name web -v /webapp centos:liuns
    
    //挂载一个主机目录作为数据卷
    //使用 -v 标记也可以指定挂载一个本地主机的目录到容器中去
    //Docker 挂载数据卷的默认权限是读写，用户也可以通过 :ro 指定为只读。
    $ sudo docker run -d -P --name web -v /src/webapp:/opt/webapp centos:liuns
    $ sudo docker run -d -P --name web -v /src/webapp:/opt/webapp:ro centos:liuns
    
    //挂载一个本地主机文件作为数据卷
    //-v 标记也可以从主机挂载单个文件到容器中
    //*注意：如果直接挂载一个文件，很多文件编辑工具，包括 vi 或者 sed --in-place，可能会造成文件
    //inode 的改变，从 Docker 1.1 .0起，这会导致报错误信息。所以最简单的办法就直接挂载文件的父目录。
    $ sudo docker run --rm -it -v ~/.bash_history:/.bash_history centos:liuns /bin/bash

• 数据卷容器（Data valume container）
  • 数据卷容器，其实就是一个正常的容器，专门用来提供数据卷供其它容器挂载的。
• 备份、恢复、迁移数据卷
  • -

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Docker使用网络

• Docker容器如何互联

  • 该系统会在源和接收容器之间创建一个隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。

  • 使用 --link 参数可以让容器之间安全的进行交互。

    //1.1、先创建一个新的数据库容器
    $ sudo docker run -d --name db_mysql docker.io/mysql /bin/bash
    
    //1.2、然后创建一个新的 web 容器，并将它连接到 db 容器
    //--link 参数的格式为 --link name:alias，其中 name 是要链接的容器的名称，alias 是这个连接的别名。
    $ sudo docker run -d -P --name nginx --link db_mysql:db_mysql docker.io/nginx /bin/bash
    
    //1.3、此时，db 容器和 web 容器建立互联关系
    $ sudo docker ps
    $ sudo docker exec -it nginx
    

• Docker外部访问容器。

  • 容器中可以运行一些网络应用，要让外部也可以访问这些应用，可以通过 -P 或 -p 参数来指定端口映射。

    • 当使用 -P 标记时，Docker 会随机映射一个 49000~49900 的端口到内部容器开放的网络端口。

    • -p（小写的）则可以指定要映射的端口，并且，在一个指定端口上只可以绑定一个容器。支持的格式有 ip:hostPort:containerPort | ip::containerPort | hostPort:containerPort。

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Dockerfile指令

指令的一般格式为 INSTRUCTION arguments，指令包括 FROM、MAINTAINER、RUN 等。

FROM

格式为 FROM 或FROM :。

第一条指令必须为 FROM 指令。并且，如果在同一个Dockerfile中创建多个镜像时，可以使用多个 FROM 指令（每个镜像一次）。

MAINTAINER

格式为 MAINTAINER ，指定维护者信息。

RUN

格式为 RUN  或 RUN ["executable", "param1", "param2"]。

前者将在 shell 终端中运行命令，即 /bin/sh -c；后者则使用 exec 执行。指定使用其它终端可以通过第二种方式实现，例如 RUN ["/bin/bash", "-c", "echo hello"]。

每条 RUN 指令将在当前镜像基础上执行指定命令，并提交为新的镜像。当命令较长时可以使用 \ 来换行。

CMD

支持三种格式

• CMD ["executable","param1","param2"] 使用 exec 执行，推荐方式；
• CMD command param1 param2 在 /bin/sh 中执行，提供给需要交互的应用；
• CMD ["param1","param2"] 提供给 ENTRYPOINT 的默认参数；

指定启动容器时执行的命令，每个 Dockerfile 只能有一条 CMD 命令。如果指定了多条命令，只有最后一条会被执行。

如果用户启动容器时候指定了运行的命令，则会覆盖掉 CMD 指定的命令。

EXPOSE

格式为 EXPOSE [...]。

告诉 Docker 服务端容器暴露的端口号，供互联系统使用。在启动容器时需要通过 -P，Docker 主机会自动分配一个端口转发到指定的端口。

ENV

格式为 ENV 。 指定一个环境变量，会被后续 RUN 指令使用，并在容器运行时保持。

例如

ENV PG_MAJOR 9.3
ENV PG_VERSION 9.3.4
RUN curl -SL http://example.com/postgres-$PG_VERSION.tar.xz | tar -xJC /usr/src/postgress && …
ENV PATH /usr/local/postgres-$PG_MAJOR/bin:$PATH

ADD

格式为 ADD 。

该命令将复制指定的  到容器中的 。 其中  可以是Dockerfile所在目录的一个相对路径；也可以是一个 URL；还可以是一个 tar 文件（自动解压为目录）。

COPY

格式为 COPY 。

复制本地主机的 （为 Dockerfile 所在目录的相对路径）到容器中的 。

当使用本地目录为源目录时，推荐使用 COPY。

ENTRYPOINT

两种格式：

• ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]
• ENTRYPOINT command param1 param2（shell中执行）。

配置容器启动后执行的命令，并且不可被 docker run 提供的参数覆盖。

每个 Dockerfile 中只能有一个 ENTRYPOINT，当指定多个时，只有最后一个起效。

VOLUME

格式为 VOLUME ["/data"]。

创建一个可以从本地主机或其他容器挂载的挂载点，一般用来存放数据库和需要保持的数据等。

USER

格式为 USER daemon。

指定运行容器时的用户名或 UID，后续的 RUN 也会使用指定用户。

当服务不需要管理员权限时，可以通过该命令指定运行用户。并且可以在之前创建所需要的用户，例如：RUN groupadd -r postgres && useradd -r -g postgres postgres。要临时获取管理员权限可以使用 gosu，而不推荐 sudo。

WORKDIR

格式为 WORKDIR /path/to/workdir。

为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指令配置工作目录。

可以使用多个 WORKDIR 指令，后续命令如果参数是相对路径，则会基于之前命令指定的路径。例如

WORKDIR /a
WORKDIR b
WORKDIR c
RUN pwd

则最终路径为 /a/b/c。

ONBUILD

格式为 ONBUILD [INSTRUCTION]。

配置当所创建的镜像作为其它新创建镜像的基础镜像时，所执行的操作指令。

例如，Dockerfile 使用如下的内容创建了镜像 image-A。

[...]
ONBUILD ADD . /app/src
ONBUILD RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src
[...]

如果基于 image-A 创建新的镜像时，新的Dockerfile中使用 FROM image-A指定基础镜像时，会自动执行 ONBUILD 指令内容，等价于在后面添加了两条指令。

FROM image-A

#Automatically run the following
ADD . /app/src
RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src

使用 ONBUILD 指令的镜像，推荐在标签中注明，例如 ruby:1.9-onbuild。