学习docker

学习docker

前言：

为什么要学习docker

相信大家在开发项目尤其是团队合作项目中一定会遇到下面这些场景：

• 项目在我电脑上明明运行的很好呀！怎么在你这不行了呢？
• 我这是用python 3.6写的，你电脑是python 2.7应该运行不了。
• 项目的一些依赖包需要科学上网才能下载，你那没有的话赶紧下载一下才能运行。
• 论文的代码已经公开到github上了，但是因为自己电脑环境和他的不一样，项目在自己电脑上死活跑不起来。
• 参加一些比赛，最后需要提交docker文件为最终结果。

什么是docker

引用百度搜索结果：Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。

那docker到底是什么东西呢：

1. 集装箱，可以把你的业务随意，无拘无束的运行在任何地方（Build，Ship，and Run Any App，Anywhere），即可移植性强
2. 用于不同项目隔离不同的开发环境，开发库等
3. 执行环境可移植，运维部署只需要你提供注入了代码的docker容器即可

Docker简介

Docker 最初是 dotCloud 公司创始人 Solomon Hykes (opens new window)在法国期间发起的一个公司内部项目，它是基于 dotCloud 公司多年云服务技术的一次革新，并于 2013 年 3 月以 Apache 2.0 授权协议开源 (opens new window)，主要项目代码在 GitHub (opens new window)上进行维护。Docker 项目后来还加入了 Linux 基金会，并成立推动 开放容器联盟（OCI） (opens new window)。

Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，至今其 GitHub 项目 (opens new window)已经超过 60k个星标和17.3k个 fork。甚至由于 Docker 项目的火爆，在 2013 年底，dotCloud 公司决定改名为 Docker (opens new window)。Docker 最初是在 Ubuntu 12.04 上开发实现的；Red Hat 则从 RHEL 6.5 开始对 Docker 进行支持；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用 Docker。

Docker 使用 Google 公司推出的 Go 语言 (opens new window)进行开发实现，基于 Linux 内核的 cgroup (opens new window)，namespace (opens new window)，以及 OverlayFS (opens new window)类的 Union FS (opens new window)等技术，对进程进行封装隔离，属于 操作系统层面的虚拟化技术 (opens new window)。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。最初实现是基于 LXC (opens new window)，从 0.7 版本以后开始去除 LXC，转而使用自行开发的 libcontainer (opens new window)，从 1.11 版本开始，则进一步演进为使用 runC (opens new window)和 containerd (opens new window)。

runc 是一个 Linux 命令行工具，用于根据 OCI容器运行时规范 (opens new window)创建和运行容器。

containerd 是一个守护程序，它管理容器生命周期，提供了在一个节点上执行容器和管理镜像的最小功能集。

Docker 在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。

从上面的图中可以看到，虚拟机在宿主机(host)中的OS上面是hypervisor(hypervisor)，然后依次建立虚拟机，虚拟化的仓库，然后安装程序。但是对于Docker来说，在宿主机(host)中的OS上面是Docker Engine，然后直接在Doker Engine安装应用。

学习docker，基础知识掌握

docker包含的三个基本概念，镜像(Images)、容器(Container)和仓库(Repository)。
镜像就是docker运行容器的前提，仓库是存放镜像的场所，可见镜像是docker的核心。

Docker镜像

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必须要的程序，库，资源，配置等文件外，还提供为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷，环境变量等)。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变

​ 我们都知道，操作系统分为 内核 和 用户空间。对于 Linux 而言，内核启动后，会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:18.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 18.04 最小系统的 root 文件系统。

Docker 镜像 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）。镜像 不包含 任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

要点：容器 = 镜像 + 读写层。并且容器的定义并没有提及是否要运行容器。

---

分层存储

因为镜像包含操作系统完整的 root 文件系统，其体积往往是庞大的，因此在 Docker 设计时，就充分利用 Union FS (opens new window)的技术，将其设计为分层存储的架构。所以严格来说，镜像并非是像一个 ISO 那样的打包文件，镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并非由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。

镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。

关于镜像构建，将会在后续相关章节中做进一步的讲解。

Docker容器

镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 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。

容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间 (opens new window)。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间，甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里，使用起来，就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性，很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。

前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。每一个容器运行时，是以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层，我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为 容器存储层。

容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。

按照 Docker 最佳实践的要求，容器不应该向其存储层内写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作，都应该使用 数据卷（Volume）、或者 绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。

数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此，使用数据卷后，容器删除或者重新运行之后，数据却不会丢失。

Docker Registry

镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是，如果需要在其它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，Docker Registry 就是这样的服务。

一个 Docker Registry 中可以包含多个 仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个 标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。

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。

以 Ubuntu 镜像 (opens new window)为例，ubuntu 是仓库的名字，其内包含有不同的版本标签，如，16.04, 18.04。我们可以通过 ubuntu:16.04，或者 ubuntu:18.04 来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签，比如 ubuntu，那将视为 ubuntu:latest。

仓库名经常以 两段式路径 形式出现，比如 jwilder/nginx-proxy，前者往往意味着 Docker Registry 多用户环境下的用户名，后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对，取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。

docker命令导图

1.安装docker

​ docker可安装在Linux操作系统中、Mac操作系统中、Windows操作系统中。如下将分别演示在Windows操作系统中安装docker与Ubuntu/CtetOS中安装docker。

1.1 Windows中安装docker

​ 从docker官网上下载windows下的docker进行安装，不过请注意系统要求是**windows1064位 pro及以上版本或者教育版

官网下载：https://store.docker.com/editions/community/docker-ce-desktop-windows
将下载后的docker软件进行安装即可。

---

1.2 Ubuntu中安装docker

sudo apt-get update 
sudo apt-get install docker.io

---

1.3 CentOS7中安装docker

安装docker

yum -y install docker-io

yum list installed | grep docker

启动docker

systemctl restart docker

2. 基于基础镜像Ubuntu系统制作新镜像

1）下拉基础镜像Ubuntu

docker pull <镜像名称>  如: docker pull ubuntu

2）运行交互式容器

docker run (--name=容器名称，自定义) -it 镜像名 /bin/bash
如：
docker run -it ubuntu:18.04 /bin/bash

注意: 如果启动报如下的错误，解决办法如下所示:

错误提示: [root@izj6c0zsm04q86s2tu4e12z /]# docker run -it docker.io/ubuntu:latest /bin/bash
/usr/bin/docker-current: Error response from daemon: oci runtime error: container_linux.go:235: starting container process caused "process_linux.go:258: applying cgroup configuration for process caused \"Cannot set property TasksAccounting, or unknown property.\"".

解决办法: yum update

3）如果已退出容器，则使用exec参数进行容器，安装相关py库(pip install -r xxx.txt)

docker exec -it 容器名或者容器的id /bin/bash

4）将安装好插件的容器编译好镜像并上传镜像

docker commit -a 作者 -m '注解' 容器名 镜像名:镜像版本号
docker push 镜像名:镜像版本号

---

3. 容器基本操作

1）查看运行中的容器

docker ps

2）查看建立的容器

docker ps -a 或者 -l

3）停止守护式容器]()

docker stop 容器id/容器名(停止容器，需要等容器处理完逻辑才停止)
docker kill 容器id/容器名(直接停止容器)

4）重新启动停止的容器

docker start 容器id/容器名

5）删除容器

docker rm 容器id/容器名

6）退出容器但不关闭容器

control+p+q键一起按
注意exit退出也就关闭容器了，可以使用docker ps验证

7）重启容器

docker ps -a
docker start bdf593fda8be

8）后台运行容器

更多的时候，需要让 Docker 在后台运行而不是直接把执行命令的结果输出在当前宿主机下。此时，可以通过添加 -d 参数来实现。下面举两个例子来说明一下。

docker run -d ubuntu:18.04 /bin/sh

9）进入容器的两种方式

在使用 -d 参数时，容器启动后会进入后台，启动完容器之后会停在host端；某些时候需要进入容器进行操作，包括使用 docker attach 命令或 docker exec 命令，推荐大家使用 docker exec 命令，原因会在下面说明。

docker attach 243c
docker exec 243c

注意：如果使用命令中exit回到host端，会导致容器的停止。

exec 命令如果使用 exit回到host端，但不会导致容器的停止。这就是为什么推荐大家使用 docker exec 的原因。

10）导出容器

如果要导出本地某个容器，可以使用 docker export 命令。

$ docker container ls -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS                    PORTS               NAMES
7691a814370e        ubuntu:18.04        "/bin/bash"         36 hours ago        Exited (0) 21 hours ago                       test
$ docker export 7691a814370e > ubuntu.tar

这样将导出容器快照到本地文件。

11）导入容器快照

可以使用 docker import 从容器快照文件中再导入为镜像，例如

$ cat ubuntu.tar | docker import - test/ubuntu:v1.0
$ docker image ls
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED              VIRTUAL SIZE
test/ubuntu         v1.0                9d37a6082e97        About a minute ago   171.3 MB

此外，也可以通过指定 URL 或者某个目录来导入，例如

$ docker import http://example.com/exampleimage.tgz 
example/imagerepo

注：用户既可以使用 docker load 来导入镜像存储文件到本地镜像库，也可以使用 docker import 来导入一个容器快照到本地镜像库。这两者的区别在于容器快照文件将丢弃所有的历史记录和元数据信息（即仅保存容器当时的快照状态），而镜像存储文件将保存完整记录，体积也要大。此外，从容器快照文件导入时可以重新指定标签等元数据信息。

12）查看镜像

docker images

13）删除镜像

docker rmi 镜像id/镜像名

---

docker学习网站

http://www.docker.org.cn/

内容有点过多，初学者需要沉下心来，阅读，先了解概念之后，阅读一遍在操作一下，即可上手。重要的是实践。
感谢阅读，如果本文对您有所帮助，希望一键三连哦，谢谢。