Docker基础篇

一、容器简介

作为一名程序员，无论是开发、测试还是运维，对虚拟机再熟悉不过了，比如常用的VMware属于虚拟机的一种，除此之外还包括VisualBox、Virtual PC等等。虚拟机是具有完整硬件系统功能，运行在完全隔离环境的计算机系统。

虚拟机的优势：在一台物理机上通过虚拟化技术虚拟出多个独立的Guest os。每一个Guest os拥有独立的硬件资源。

缺点：虚拟机占用资源比较多，每个虚拟机都需要os运行的所有硬件资源的虚拟副本。而且有由于添加了一层Hypervisor虚拟化技术，效率也比较低。

大多开发人员都曾经遇到过这种问题：应用部署到本地测试环境没问题，一上生产就各种问题，因为服务器环境、配置的不同排查问题也比较困难。

针对以上问题，加上应用越来越多，给运维带来了很大的工作量，容器时代来临了。容器比虚拟机更轻量，但功能应有尽有。

 虚拟机通过Hypervisor对硬件进行虚拟化，容器是直接操作硬件资源，所以容器对资源利用率较高，运行速度更快。同时对于应用需要创建Guest os，而容器只需要启动一个镜像即可。

容器相对于虚拟机：

1）容器启动较快，属于秒级别，虚拟机一般需求几分钟；

2）容器直接与内核交互，占用资源少，效率更快；

3）虚拟机隔离性比较好，所以通常是虚拟机和容器公用；

4）容器在部署，特别是云原生中能够快速交付、快速迭代；

二、Docker基本概述

docker包括镜像、容器、仓库三大部分：

镜像是一个只读联合文件系统，包括容器运行所需的程序、资源、环境、配置。镜像具有分层概念，是将不同层组合成一个文件系统。

下图是一个tomcat镜像，最底层bootfs（boot-file system）包含bootloader和kernel，bootloader主要是加载kernel到内存中，操作系统启动时会加载bootfs文件系统，加载完成后，内存使用权由bootfs交给kernel，然后由系统卸载bootfs。

rootfs基础镜像是在bootfs之上，是不同操作系统的发行版，比如centos、ubuntu；rootfs是精简版的操作系统，所以占用资源比较小。

因为tomcat还依赖于jdk，所以基础镜像上面还需要添加jdk镜像，然后才是tomcat镜像。每一层可以全局公用，比如你本地加载了tomcat镜像，如果再使用jdk无需重新加载，直接使用本地已加载的即可。注意镜像是由镜像名:标签组成，如果不同的标签即不同的版本镜像是不一样的。

容器：在镜像上面添加一层可读可写层，如上图，相当于容器=镜像+可读可写层。

仓库：类似Git一样，docker也包括远程仓库和本地仓库，主要是存储镜像。本地构建的镜像也可以push到远程仓库中。

docker是C/S结构，用户通过客户端操作docker，docker服务器负载对镜像、容器的操作，客户端可以和服务器部署在一起，也可以通过restful、网络接口与远程docker服务器进行通信交互。

三、常用命令

1、docker卸载

1）卸载docker  Engine, CLI, 和容器包

 $ sudo yum remove docker-ce docker-ce-cli containerd.io

2）删除镜像、容器以及卷

$ sudo rm -rf /var/lib/docker
$ sudo rm -rf /var/lib/containerd

2、docker安装

1）卸载旧版本

$ sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engine

2）安装需求的软件包

$ sudo yum install -y yum-utils

3）设置镜像仓库

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

建议用国内的

$ sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

4）更新yum软件包，如果是centos8去掉fast

$ yum makecache fast

5）安装Docker CE

$ sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

6）启动镜像，如果是centos8执行下面命令报错，需要先执行yum erase podman buildah

$ sudo systemctl start（stop、restart） docker

6）测试安装结果

$ docker version
Client: Docker Engine - Community
 Version:           20.10.7
 API version:       1.41
 Go version:        go1.13.15
 Git commit:        f0df350
 Built:             Wed Jun  2 11:56:47 2021
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           default
 Experimental:      true

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          20.10.7
  API version:      1.41 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.13.15
  Git commit:       b0f5bc3
  Built:            Wed Jun  2 11:54:58 2021
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.4.6
  GitCommit:        d71fcd7d8303cbf684402823e425e9dd2e99285d
 runc:
  Version:          1.0.0-rc95
  GitCommit:        b9ee9c6314599f1b4a7f497e1f1f856fe433d3b7
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit:        de40ad0

7）配置镜像加速器

登录阿里云官网找到容器镜像服务，每个用户都有自己的加速器地址

 3、docker命令

万能命令docker --help，所有的docker命令都可以通过--help查看。

查看本地镜像信息

root@review:~# docker images
REPOSITORY                  TAG             IMAGE ID       CREATED         SIZE
mysql                       5.7             938b57d64674   2 weeks ago     448MB

搜索远程镜像

root@review:~# docker search mysql
NAME                              DESCRIPTION                                     STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
mysql                             MySQL is a widely used, open-source relation…   11616     [OK]       

下载远程镜像

root@review:~# docker pull mysql
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/mysql
b380bbd43752: Already exists 
f23cbf2ecc5d: Already exists 
30cfc6c29c0a: Already exists 
b38609286cbe: Already exists 
8211d9e66cd6: Already exists 
2313f9eeca4a: Already exists 
7eb487d00da0: Already exists 
4d7421c8152e: Pull complete 
77f3d8811a28: Pull complete 
cce755338cba: Pull complete 
69b753046b9f: Pull complete 
b2e64b0ab53c: Pull complete 
Digest: sha256:6d7d4524463fe6e2b893ffc2b89543c81dec7ef82fb2020a1b27606666464d87
Status: Downloaded newer image for mysql:latest
docker.io/library/mysql:latest

删除本地镜像

root@review:~# docker rmi mysql:latest
Untagged: mysql:latest
Untagged: mysql@sha256:6d7d4524463fe6e2b893ffc2b89543c81dec7ef82fb2020a1b27606666464d87
Deleted: sha256:ecac195d15afac2335de52fd7a0e34202fe582731963d31830f1b97700bf9509
Deleted: sha256:451fe04d80b84c0b7aca0f0bbdaa5de7c7ac85a65389ed5d3ed492f63ac092e2
Deleted: sha256:814cbf8bc7f6bb85685e5b803e16a76406c30d1960c566eee76303ffac600600
Deleted: sha256:735f72e1d1b936bb641b6a1283e4e60bf10a0c36f8244a5e3f8c7d58fa95b98a
Deleted: sha256:f2d209a30c3950fadffb2d82e1faa434da0753bee7aacad9cdec7d8a7a83df37
Deleted: sha256:03b9f8c5331d9534d2372a144bcffc8402e5f7972c9e4b85c634bef203ec6d20

我们可以通过save命令将镜像打包成文件，拷贝给别人使用

docker save -o 保存的文件名 镜像名 eg：docker save -o ./ubuntu.tar ubuntu

在拿到镜像文件后，可以通过load方法，将镜像加载到本地

docker load -i ./ubuntu.tar

启动容器：docker run为启动命令，

-d：后台运行

--name：容器名

-h：进入容器后主机名

--restart always：docker容器重启后，该容器自动启动

-e：设置环境变量

-v：设置数据卷

-p：对外暴露端口

mysql:8：镜像名

$ docker run -d --name mysql-test -h mysql-test --restart always 
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=tiger -e MYSQL_DATABASE='test' 
-v /app/mysql/conf/my.cnf:/etc/mysql/my.cnf -v /data/:/data/ 
-v /data/mysql/data:/var/lib/mysql 
-v /data/mysql/mysql-files:/var/lib/mysql-files/ 
-p 3306:3306 mysql:8

查看容器信息：包括数据挂载、网络、容器其他信息

root@review:~# docker inspect kafka
[
    {
        "Id": "38c54e6e0b5d371afcbb4cf22cea4401f577297668ec5f2ddee0162b01bd0e36",
        "Created": "2021-11-01T07:31:53.437447759Z",
        "Path": "/opt/bitnami/scripts/kafka/entrypoint.sh",
        "Args": [
            "/opt/bitnami/scripts/kafka/run.sh"
        ],
        "State": {
            "Status": "running",
            "Running": true,
            "Paused": false,
            "Restarting": false,
            "OOMKilled": false,
            "Dead": false,
            "Pid": 3450,
            "ExitCode": 0,
            "Error": "",
            "StartedAt": "2021-11-01T07:31:55.149049019Z",
            "FinishedAt": "0001-01-01T00:00:00Z"

docker exec进入一个正在运行的容器

$ docker exec -it 容器名/id /bin/bash（sh）

-i：即使没有连接，也要保持STDIN打开，输入命令后程序会卡住如下图

 但是可以在上面输入查询命令

-t：分配一个伪终端，执行下面命令会进入容器中，

在容器中输入命令没有任何反应

 

 输入完整命令后

除了docker exec，docker attach也可以进入容器

docker exec和docker attach区别：docker exec在容器内会起一个新的进程，退出的时候不会关闭容器；docker attach直接进入容器启动终端，如果你从两个终端attach到一个container，当你在一个终端输入的时候，内容会出现在另一个终端，两个终端是连接在同一个tty上，所以直接退出的时候会将容器一起关闭，如果想不关闭容器，可以Ctrl+P+Q。

同时，docker run -d mysql启动容器的驻守程序是sshd，docker attact截取的输入输出是该进程（/user/sbin/sshd -D）的。这个进程是不接受输入的，用户无法直接进入容器，所以程序会卡住。

删除容器，rm：删除容器，-f：强制执行

root@review:~# docker rm -f kafka-manager
kafka-manager

启动容器后，如果修改容器中内容可通过docker commit -a="作者" -m="提交说明" 容器id 镜像名:版本，生成新的镜像。

其他命令如下图：

四、数据卷

docker容器如果关闭，则这个容器被kill掉，容器内的数据一并被清空，为了防止数据丢失，docker通过使用数据卷将数据持久化到宿主机中。

数据卷包括具名数据卷和匿名数据卷，匿名数据卷可以通过docker inspect查看具体位置

具名数据卷： docker run -v 名称（不是以/开头）：容器路径:ro/rw(ro只读，rw可读可写)

匿名数据卷：docker run -v 容器路径

可以通过docker volume inspect 数据卷名 查看挂载路径

root@review:/app# docker volume inspect zk
[
    {
        "CreatedAt": "2021-11-02T19:20:12+08:00",
        "Driver": "local",
        "Labels": null,
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/zk/_data",
        "Name": "zk",
        "Options": null,
        "Scope": "local"
    }
]

数据卷挂载几种方式：

1）通过docker run -v /宿主机路径：/容器路径

2）通过Dockerfile VOLUME

3）数据卷容器 --volume-from

B容器 --volume-from A容器（A称为数据卷容器，类似于B继承于A），只要有一个容器在，数据就不会丢失

五、Dockerfile

Dockerfile是自动构建镜像的配置文件，简单的讲可以通过Dockerfile文件构建自己的docker镜像，Dockerfile文件是由一组命令组成，命令必须要大写，#为注释。

Dockerfile常用命令：

# 基础镜像，常用的任何镜像都需要一个基础镜像，tag不选，默认为latest
FROM 镜像名:TAG
# 作者信息
MAINTAINER mian [email protected]
# 将本地文件添加到容器中，具有自动解压功能，可以访问网络资源，类似wget
ADD app.jar /
# 功能类似ADD，但是不能自动解压文件，也不能访问网络资源
COPY app.jar /
# 构建镜像时执行的命令
RUN ["yum", "install", "-y", "gcc", "gcc-c++"]
# 设置环境变量
ENV PATH /usr/local/nginx/sbin:$PATH
# 对外暴露端口，可以同时指定多个（只是说明docker容器开放了哪些端口，并没有将这些端口实际开放了出来，需要docker run -p指定）
EXPOSE 8080 443
# 进入容器后指定工作目录，类似于cd
WORKDIR /app
# 设置数据卷，将容器中的数据持久化到本地宿主机
VOLUME ["/opt", "/app"]
# 容器启动的时候执行
CMD ["java", "-jar", "app.jar"]
# 容器启动时执行
ENTRYPOINT ["top"]

ENTRYPOINT与CMD：

相同点：Dockerfile文件只会保留最后一条命令；

不同点：docker run执行的命令不会覆盖ENTRYPOINT，而docker run命令中指定的任何参数，都会被当做参数再次传递给ENTRYPOINT。docker run后面的命令会覆盖CMD中的命令。

 通过docker build构建镜像如果在当前目录后面直接加.

$ docker build -f .(Dockerfile文件的绝对路径)

六、容器网络

 docker0是docker容器自带的网卡，默认为桥接模式，每开启一个容器都会自动生成一个随机ip。

桥接模式使用的evth-pair技术：就是一对虚拟设备接口，每开启一个容器，会产生一对网卡，一段连接协议，一段彼此相连，正因为这个特性，evth-pair充当一个桥梁，可以连接各种虚拟网络设备。

容器tomcat01和tomcat02之间通过ip是可以ping通的

外部访问docker容器网络如下图，通过宿主机网卡直连到docker0网桥，然后访问到具体的应用容器。

当容器关闭后，网桥也随之关闭。

由于docker分配的ip都是随机的，需要一个类似不变的服务名代替，如果直接通过服务名是ping不通的，需要添加--link ：单向通信，反向是无效的

# 没加--link之前
root@08f58591fa91:/usr/local/tomcat# ping tomcat02
ping: unknown host tomcat02

# 添加--link之后
root@review:~# docker run -d --link tomcat02 --name tomcat01 -p 8085:8080 tomcat:8.0
7308f12982f786796e519e70af48194ef7a04a7915ad092728b292227320ba2b

root@7308f12982f7:/usr/local/tomcat# ping tomcat02
PING tomcat02 (172.17.0.4) 56(84) bytes of data.
64 bytes from tomcat02 (172.17.0.4): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.239 ms
64 bytes from tomcat02 (172.17.0.4): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.116 ms
64 bytes from tomcat02 (172.17.0.4): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.141 ms

除了上面方式外，可以通过自定义网络进行联通

docker network ls

root@review:~# docker network create (--driver bridge) --subnet 192.168.1.0/16 --gateway 192.168.1.1 mynet
d6db3b4e7005a0339988383be574f9fa2c44cdd7a7c19bc4582c91c89c61cdeb
root@review:~# docker network ls
NETWORK ID     NAME              DRIVER    SCOPE
70efc8679b96   bridge            bridge    local
d3bfd3884747   compose_default   bridge    local
f07f88b80132   host              host      local
d6db3b4e7005   mynet             bridge    local
72827e9e4d40   none              null      local

--driver：网络模式，如果不写默认是网桥模式

--subnet：子网地址

--gateway：网关地址

$ docker run -d --name my-nginx --net mynet nginx

docker network connect 网络名 容器名，执行完后相当于在容器中添加一个网络配置

创建后，只要在这个网络内的都可以通过服务名进行ping通

root@099b2259faaa:/usr/local/tomcat# ping tomcat02
PING tomcat02 (192.168.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from tomcat02.mynet (192.168.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.123 ms
64 bytes from tomcat02.mynet (192.168.0.2): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.057 ms
64 bytes from tomcat02.mynet (192.168.0.2): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.087 ms

root@659f472e242c:/usr/local/tomcat# ping tomcat01
PING tomcat01 (192.168.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from tomcat01.mynet (192.168.0.1): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.049 ms
64 bytes from tomcat01.mynet (192.168.0.1): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.064 ms
64 bytes from tomcat01.mynet (192.168.0.1): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.057 ms

 参考文献：【狂神说Java】Docker最新超详细版教程通俗易懂_哔哩哔哩_bilibili