Docker知识点总结

Docker知识点总结

一、镜像、容器、仓库

1.镜像(image)：Docker 镜像可以看作是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）

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。

用到了一个重要的资源管理技术,叫写时复制。写时复制（copy-on-write），也叫隐式共享，是一种对可修改资源实现高效复制的资源管理技术。对于一个重复资源，若不修改，则无需立刻创建一个新的资源，该资源可以被共享使用。当发生修改的时候，才会创建新资源。

存储驱动：AUFS、overlay和overlay2(默认)

2.容器(container)：Container是在原先的Image之上新加的一层，称作Container layer，这一层是可读可写的（Image是只读的）。
在面向对象的编程语言中，有类跟对象的概念。类是抽象的，对象是类的具体实现。Image跟Container可以类比面向对象中的类跟对象，Image就相当于抽象的类，Container就相当于具体实例化的对象。
Image跟Container的职责区别：Image负责APP的存储和分发，Container负责运行APP。

3.仓库(Repository)：Docker 仓库是集中存放镜像文件的场所。镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主上运行。
但是，如果需要在其他服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务。
通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本 。
我们可以通过<仓库名>:<标签>的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 Latest 作为默认标签。
仓库又可以分为两种形式：Public（公有仓库）、Private（私有仓库）

二、资源的隔离与限制

Linux 内核2.4.19中开始陆续引用了namespace概念。每个容器都有自己的命名空间，运行在其中的应用都是在独立操作系统中运行一样。命名空间保证了容器之间彼此互不影响

但是光有运行环境隔离还不够，因为这些进程还是可以不受限制地使用系统资源，比如网络、磁盘、CPU以及内存等。为了防止它占用了太多的资源而影响到其它进程，Docker使用Linux cgroups来限制容器中的进程允许使用的系统资源 Linux Cgroup可以让系统中所运行任务(进程)的用户定义组分配资源—比如CPU时间、系统内存、网络带宽

四大功能：
①资源限制：可以对任务使用的资源总额进行限制
②优先级分配：通过分配的cpu时间片数量以及磁盘IO带宽大小，实际上相当于控制了任务运行优先级
③资源统计：可以统计系统的资源使用量，如cpu时长，内存用量等
④任务控制：cgroup可以对任务执行挂起、恢复等操作

三、docker架构

1、docker client

docker client 是docker架构中用户用来和docker daemon建立通信的客户端，用户使用的可执行文件为docker，通过docker命令行工具可以发起众多管理container的请求。

2、docker daemon

docker daemon 是docker架构中一个常驻在后台的系统进程，功能是：接收处理docker client发送的请求。

该守护进程在后台启动一个server，server负载接受docker client发送的请求；接受请求后，server通过路由与分发调度，找到相应的handler来执行请求。

Engine是Docker架构中的运行引擎，同时也Docker运行的核心模块。它扮演Docker container存储仓库的角色，并且通过执行job的方式来操纵管理这些容器。

一个Job可以认为是Docker架构中Engine内部最基本的工作执行单元。Docker可以做的每一项工作，都可以抽象为一个job。例如：在容器内部运行一个进程，这是一个job；创建一个新的容器，这是一个job，从Internet上下载一个文档，这是一个job；包括之前在Docker Server部分说过的，创建Server服务于HTTP的API，这也是一个job，等等。

3.Graph

Graph在Docker架构中扮演已下载容器镜像的保管者，以及已下载容器镜像之间关系的记录者。一方面，Graph存储着本地具有版本信息的文件系统镜像，另一方面也通过GraphDB记录着所有文件系统镜像彼此之间的关系。

4.graphdriver

主要用于完成容器镜像的管理，包括存储与获取。即当用户需要下载指定的容器镜像时，graphdriver将容器镜像存储在本地的指定目录；同时当用户需要使用指定的容器镜像来创建容器的rootfs时，graphdriver从本地镜像存储目录中获取指定的容器镜像。

在graphdriver的初始化过程之前，有各种文件系统会在其内部注册，它们分别是aufs、btrfs、vfs和devmapper、overlay和overlay2(默认)。而Docker在初始化之时，通过获取系统环境变量”DOCKER_DRIVER”来提取所使用driver的指定类型。而之后所有的graph操作，都使用该driver来执行。

5.networkdriver

用途是完成Docker容器网络环境的配置，其中包括Docker启动时为Docker环境创建网桥；Docker容器创建时为其创建专属虚拟网卡设备；以及为Docker容器分配IP、端口并与宿主机做端口映射，设置容器防火墙策略等。

6.execdriver

作为Docker容器的执行驱动，负责创建容器运行命名空间，负责容器资源使用的统计与限制，负责容器内部进程的真正运行等。在execdriver的实现过程中，原先可以使用LXC驱动调用LXC的接口，来操纵容器的配置以及生命周期，而现在execdriver默认使用native驱动，不依赖于LXC。

7.libcontainer

libcontainer是Docker架构中一个使用Go语言设计实现的库，设计初衷是希望该库可以不依靠任何依赖，直接访问内核中与容器相关的API。
正是由于libcontainer的存在，Docker可以直接调用libcontainer，而最终操纵容器的namespace、cgroups、apparmor、网络设备以及防火墙规则等。这一系列操作的完成都不需要依赖LXC或者其他包。

8.Docker container

Docker容器是Docker架构中服务交付的最终体现形式。
Docker按照用户的需求与指令，订制相应的Docker容器：
①用户通过指定容器镜像，使得Docker容器可以自定义rootfs等文件系统；
②用户通过指定计算资源的配额，使得Docker容器使用指定的计算资源；
③用户通过配置网络及其安全策略，使得Docker容器拥有独立且安全的网络环境；
④用户通过指定运行的命令，使得Docker容器执行指定的工作。

四、常用命令

例如，我们需要拉取一个 Docker 镜像，我们可以用如下命令：

docker pull image_name

image_name 为镜像的名称，而如果我们想从 Docker Hub 上去下载某个镜像，我们可以使用以下命令：

docker pull centos:latest

centos：lastest 是镜像的名称，Docker Daemon 发现本地没有我们需要的镜像，会自动去 Docker Hub 上去下载镜像，下载完成后，该镜像被默认保存到 /var/lib/docker 目录下。

接着我们如果想查看主机下存在多少镜像，我们可以用如下命令：

docker images

我们要想知道当前有哪些容器在运行，我们可以用如下命令：

docker ps -a

-a 是查看当前所有的容器，包括未运行的。我们该如何去对一个容器进行启动，重启和停止呢？

我们可以用如下命令：

docker start container_name/container_id
docker restart container_name/container_id
docker stop container_name/container_id

这个时候我们如果想进入到这个容器中，我们可以使用 attach 命令：

docker attach container_name/container_id

那如果我们想运行这个容器中的镜像的话，并且调用镜像里面的 bash ，我们可以使用如下命令：

docker run -t -i container_name/container_id /bin/bash

那如果这个时候，我们想删除指定镜像的话，由于 Image 被某个 Container 引用（拿来运行），如果不将这个引用的 Container 销毁（删除），那 Image 肯定是不能被删除。

我们首先得先去停止这个容器：

docker ps
docker stop container_name/container_id

然后我们用如下命令去删除这个容器：

docker rm container_name/container_id

然后这个时候我们再去删除这个镜像：

docker rmi image_name

挂载本地目录：
docker可以支持把一个宿主机上的目录挂载到镜像里。
docker run -it -v /home/dock/Downloads:/usr/Downloads ubuntu64 /bin/bash通过-v参数，冒号前为宿主机目录，必须为绝对路径，冒号后为镜像内挂载的路径。
默认挂载的路径权限为读写。如果指定为只读可以用：ro，也就是
docker run -it -v /home/dock/Downloads:/usr/Downloads:ro ubuntu64 /bin/bash

docker端口映射docker容器在启动的时候，如果不指定端口映射参数，在容器外部是无法通过网络来访问容器内的网络应用和服务的。
端口映射通过-P和-p参数来实现
一、-P将容器内部开放的网络端口随机映射到宿主机的一个端口上；
二、-p指定要映射的端口，一个指定端口上只可以绑定一个容器；支持的格式如下：
①IP:HOSTPORT:CONTAINERPORT：指定ip、指定宿主机port、指定容器port
适用于映射到指定地址的指定端口
eg：将容器的5000端口映射到指定地址127.0.0.1的5000端口上：

docker run -it -d -p 127.0.0.1:5000:5000 docker.io/centos:latest /bin/bash

②IP::CONTAINERPORT：指定ip、未指定宿主机port（随机）、指定容器port
适用于映射到指定地址的任意端口
eg：将容器的4000端口映射到127.0.0.1的任意端口上：

docker run -it -d -p 127.0.0.1::4000 docker.io/centos:latest /bin/bash

注：会将容器的ip127.0.0.1和4000端口，随机映射到宿主机的一个端口上。

③HOSTPORT:CONTAINERPORT ：未指定ip、指定宿主机port、指定容器port
适用于将容器指定端口指定映射到宿主机的一个端口上（映射所有接口地址）
eg：将容器的80端口映射到宿主机的8000端口上：

docker run -itd -p 8000:80 docker.io/centos:latest /bin/bash

注：上边的操作默认会绑定本地所有接口上的所有地址。映射访问示例

④查看映射端口配置

docker port CONTAINER_ID

五、Dockerfile

Dockerfile 是自动构建 Docker 镜像的配置文件，用户可以使用 Dockerfile 快速创建自定义的镜像

Dockerfile 是由一行行命令语句组成，并且支持已 # 开头的注释行。

一般来说，我们可以将 Dockerfile 分为四个部分：
①基础镜像（父镜像）信息指令 FROM。
②维护者信息指令 MAINTAINER。
③镜像操作指令 RUN 、EVN 、ADD 和 WORKDIR 等。
④容器启动指令 CMD 、ENTRYPOINT 和 USER 等。

下面是一段简单的 Dockerfile 的例子：

FROM python:2.7
MAINTAINER Angel_Kitty 
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN pip install -r requirements.txt
EXPOSE 5000
ENTRYPOINT ["python"]
CMD ["app.py"]

我们可以分析一下上面这个过程：
从 Docker Hub 上 Pull 下 Python 2.7 的基础镜像。
显示维护者的信息。
Copy 当前目录到容器中的 /App 目录下
指定工作路径为 /App。
安装依赖包。
暴露 5000 端口。
启动 App。

1.FROM 是用于指定基础的 images ，一般格式为

FROM  or FORM :

所有的 Dockerfile 都应该以 FROM 开头，FROM 命令指明 Dockerfile 所创建的镜像文件以什么镜像为基础，FROM 以后的所有指令都会在 FROM 的基础上进行创建镜像。

2.MAINTAINER 是用于指定镜像创建者和联系方式，一般格式为

MAINTAINER  

3.COPY 是用于复制本地主机的 (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 。一般格式为

COPY  

4.WORKDIR 用于配合 RUN，CMD，ENTRYPOINT 命令设置当前工作路径。

可以设置多次，如果是相对路径，则相对前一个 WORKDIR 命令。默认路径为/。一般格式为

WORKDIR /path/to/work/dir

5.RUN 用于容器内部执行命令。每个 RUN 命令相当于在原有的镜像基础上添加了一个改动层，原有的镜像不会有变化。一般格式为

RUN 

6.EXPOSE 用来指定对外开放的端口。一般格式为

EXPOSE  [...]

7.ENTRYPOINT 可以让你的容器表现得像一个可执行程序一样。一个 Dockerfile 中只能有一个 ENTRYPOINT，如果有多个，则最后一个生效。

ENTRYPOINT 命令也有两种格式：
①推荐使用的 Exec 形式

ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] 

②Shell 形式

ENTRYPOINT command param1 param2

8.CMD 命令用于启动容器时默认执行的命令，CMD 命令可以包含可执行文件，也可以不包含可执行文件。

不包含可执行文件的情况下就要用 ENTRYPOINT 指定一个，然后 CMD 命令的参数就会作为 ENTRYPOINT 的参数。

CMD 命令有三种格式：
①推荐使用的 exec 形式

CMD ["executable","param1","param2"]

②无可执行程序形式

CMD ["param1","param2"]

③Shell 形式

CMD command param1 param2

一个 Dockerfile 中只能有一个 CMD，如果有多个，则最后一个生效。而 CMD 的 Shell 形式默认调用 /bin/sh -c 执行命令。

CMD 命令会被 Docker 命令行传入的参数覆盖：docker run busybox /bin/echo Hello Docker 会把 CMD 里的命令覆盖。

9.ADD 命令的格式和 COPY 命令相同，也是：

ADD  

除了不能用在 multistage 的场景下，ADD 命令可以完成 COPY 命令的所有功能，并且还可以完成两类超酷的功能：
①解压压缩文件并把它们添加到镜像中
②从 url 拷贝文件到镜像中

如果要构建 Dockerfile，可以在 Dockerfile 文件所在目录执行：docker build -t angelkitty/nginx_web:v1

我们解释一下：
-t 是为新镜像设置仓库和名称
angelkitty 为仓库名
nginx_web 为镜像名
v1 为标签（不添加为默认 latest ）

我们构建完成之后，使用docker images命令查看所有镜像

六、多级构建 (multi-stage builds)

Docker 17.05版本以后，新增了Dockerfile多阶段构建。所谓多阶段构建，实际上是允许一个Dockerfile 中出现多个 FROM 指令。

多个 FROM 指令并不是为了生成多根的层关系，最后生成的镜像，仍以最后一条 FROM 为准，之前的 FROM 会被抛弃，那么之前的FROM 又有什么意义呢？

每一条 FROM 指令都是一个构建阶段，多条 FROM 就是多阶段构建，虽然最后生成的镜像只能是最后一个阶段的结果，但是，能够将前置阶段中的文件拷贝到后边的阶段中。

最大的使用场景是将编译环境和运行环境分离，比如，之前我们需要构建一个Go语言程序，那么就需要用到go命令等编译环境。基础镜像 golang:1.10.3 是非常庞大的，因为其中包含了所有的Go语言编译工具和库，而运行时候我们仅仅需要编译后的 server 程序就行了，不需要编译时的编译工具，最后生成的大体积镜像就是一种浪费。

在 Docker 17.05版本以后，就有了新的解决方案，直接一个Dockerfile就可以解决：

# 编译阶段
FROM golang:1.10.3
 
COPY server.go /build/
 
WORKDIR /build
 
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 GOARM=6 go build -ldflags '-w -s' -o server
 
# 运行阶段
FROM scratch
 
# 从编译阶段的中拷贝编译结果到当前镜像中
COPY --from=0 /build/server /
 
ENTRYPOINT ["/server"]

这个 Dockerfile 的玄妙之处就在于 COPY 指令的 --from=0 参数，从前边的阶段中拷贝文件到当前阶段中，多个FROM语句时，0代表第一个阶段。除了使用数字，我们还可以给阶段命名，比如：

# 编译阶段 命名为 builder
FROM golang:1.10.3 as builder
 
# ... 省略
 
# 运行阶段
FROM scratch
 
# 从编译阶段的中拷贝编译结果到当前镜像中
COPY --from=builder /build/server /

更为强大的是，COPY --from 不但可以从前置阶段中拷贝，还可以直接从一个已经存在的镜像中拷贝。比如，

FROM ubuntu:16.04
 
COPY --from=quay.io/coreos/etcd:v3.3.9 /usr/local/bin/etcd /usr/local/bin/

我们直接将etcd镜像中的程序拷贝到了我们的镜像中，这样，在生成我们的程序镜像时，就不需要源码编译etcd了，直接将官方编译好的程序文件拿过来就行了。