[附软]初识docker_docker基本操作_dockerfile自定义镜像_docker镜像仓库

Docker实用篇

0.学习目标

• 能够描述Docker的作用
• 能够熟悉Docker常用命令
• 能够熟悉及使用Dockfile
• 能够使用Docker部署应用
• 能够搭建并使用Docker私有仓库

1.初识Docker

1.1.什么是Docker

Docker是一个快速交付和运行应用的技术。

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分给运维带来了很大的麻烦。

1.1.1.应用部署的环境问题

大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：

• 依赖环境问题
• 操作系统差异问题

1.1.2.Docker解决依赖兼容及系统环境问题

而Docker确巧妙的解决了这些问题，Docker是如何实现的呢？

主要采用了两个手段：

• 将应用的所需要的依赖环境与应用一起打包形成一个应用包
• 将应用包运行在容器里，使之相互隔离

不使用Docker

使用Docker

使用Docker后，相比未使用Docker前我们可以更快速地交付和运行应用。

为了更好地理解Docker是如何解决不同环境操作系统差异问题，我们了解一下操作系统结构。

以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：

结构包括：

• 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
• 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Red Hat等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
• 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

应用于计算机交互的流程如下：

1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）内核指令操作计算机硬件

这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也包括应用所需要的依赖，系统函数库等，运行应用包仅依赖Linux系统内核，自然就可以运行在任意Linux系统服务器上了。

1.1.3.小结

Docker是什么：Docker是一个快速交付、运行应用的技术（也诠释了Docker的作用）

Docker使用场景：部署应用程序的时候

Docker是如何实现快速交付、运行运用的呢？

• Docker将应用、运行应用所需环境（依赖、配置等）和系统函数库一起打包，形成可移植镜像，运行在容器里，仅依赖Linux系统内核，可以在任意Linux操作系统上运行

1.2.Docker和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，运行系统中的任何应用。

两者有什么差异呢？

虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。

Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统，如图：

1.2.1小结

Docker和虚拟机的差异：

• docker是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统

• docker体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

1.3.Docker架构

1.3.1.镜像和容器

Docker中有几个重要的概念：

镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、环境、配置、系统函数库等文件打包在一起的文件，称为镜像。

容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

1.3.2.DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。

• DockerHub：DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。

• 国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像：

1.3.3.Docker架构

我们要使用Docker来操作镜像、容器，就必须要安装Docker。

Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：

• 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等

• 客户端(client)：通过命令向Docker服务端发送指令

  如图：

1.3.4.小结

镜像：

• 应用程序及其依赖、系统函数库等打包在一起的文件

容器：

• 镜像运行起来就是容器，一个镜像可以运行多个容器

Docker结构：

• 服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器

• 客户端：发送命令或者请求到Docker服务端

DockerHub：

• 一个镜像托管的服务器，类似的还有阿里云镜像服务，统称为DockerRegistry

1.4.安装Docker

企业部署一般都是采用Linux操作系统，而其中又数CentOS发行版占比最多，因此我们在CentOS下安装Docker。参考课前资料中的文档：

[docker安装文档]

(https://blog.csdn.net/xujunming668/article/details/122556434)

2.Docker的基本操作

2.1.镜像操作

2.1.1.镜像名称

首先来看下镜像的名称组成：

• 镜名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]。
• 在没有指定tag时，默认是latest，代表最新版本的镜像

如图：

这里的mysql就是repository，5.7就是tag，合一起就是镜像名称，代表5.7版本的MySQL镜像。

2.1.2.镜像命令

常见的镜像操作命令如图：

2.1.3.案例1-拉取、查看镜像

需求：从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看

1）首先去镜像仓库搜索nginx镜像，比如DockerHub:

2）根据查看到的镜像名称，拉取自己需要的镜像，通过命令：docker pull nginx

3）通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

2.1.4.案例2-保存、导入镜像

需求：利用docker save将nginx镜像导出磁盘，然后再通过load加载回来

1）利用docker xx --help命令查看docker save和docker load的语法

例如，查看save命令用法，可以输入命令：

docker save --help

结果：

命令格式：

docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]

2）使用docker save导出镜像到磁盘

运行命令：

docker save -o nginx.tar nginx:latest

结果如图：

3）使用docker load加载镜像

先删除本地的nginx镜像：

docker rmi nginx:latest

然后运行命令，加载本地文件：

docker load -i nginx.tar

结果：

2.1.5.练习

需求：去DockerHub搜索并拉取一个Redis镜像（https://hub.docker.com/）

目标：

1）去DockerHub搜索Redis镜像

2）查看Redis镜像的名称和版本

3）利用docker pull命令拉取镜像

4）利用docker save命令将 redis:latest打包为一个redis.tar包

5）利用docker rmi 删除本地的redis:latest

6）利用docker load 重新加载 redis.tar文件

2.1.6.小结

拉取镜像：docker pull

加载压缩包为镜像：docker load -i [fileName]

将镜像打成压缩包：docker save -o [fileName] [imageName]

查看镜像：docker images

删除镜像：docker rmi

2.2.容器操作

2.2.1.容器相关命令

容器操作的命令如图：

容器保护三个状态：

• 运行：进程正常运行

• 暂停：进程暂停，CPU不再运行，并不释放内存

• 停止：进程终止，回收进程占用的内存、CPU等资源

• docker run：创建并运行一个容器，处于运行状态

• docker pause：让一个运行的容器暂停

• docker unpause：让一个容器从暂停状态恢复运行

• docker stop：停止一个运行的容器

• docker start：让一个停止的容器再次运行

• docker rm：删除一个容器

• docker ps：查看正在运行的容器及状态

• docker logs：查看容器运行日志

2.2.2.案例-创建并运行一个容器

创建并运行nginx容器的命令：

docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx

命令解读：

• docker run ：创建并运行一个容器
• –name : 给容器起一个名字，比如叫做mynginx
• -p ：将宿主机端口与容器端口映射，冒号左侧是宿主机端口，右侧是容器端口
• -d：后台运行容器
• nginx：镜像名称，例如nginx

这里的-p参数，是将容器端口映射到宿主机端口。

默认情况下，容器是隔离环境，我们直接访问宿主机的80端口，肯定访问不到容器中的nginx。

现在，将容器的80与宿主机的80关联起来，当我们访问宿主机的80端口时，就会被映射到容器的80，这样就能访问到nginx了：

2.2.3.案例-进入容器，修改文件

需求：进入Nginx容器，修改HTML文件内容，添加“传智教育欢迎您”

提示：进入容器要用到docker exec命令。

步骤：

1）进入容器。进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为：

docker exec -it mynginx bash

命令解读：

• docker exec ：进入容器内部，执行一个命令

• -it : 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端，允许我们与容器交互

• mynginx：要进入的容器的名称

• bash：进入容器后执行的命令，bash是一个linux终端交互命令

2）进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html

容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样：

nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中，包括我们要修改的html文件。

查看DockerHub网站中的nginx页面，可以知道nginx的html目录位置在/usr/share/nginx/html

我们执行命令，进入该目录：

cd /usr/share/nginx/html

查看目录下文件：

3）修改index.html的内容

容器内没有vi命令，无法直接修改，我们用下面的命令来修改：

sed -i -e 's#Welcome to nginx#传智教育欢迎您#g'  -e 's###g' index.html

在浏览器访问自己的虚拟机地址，例如我的是：https://192.168.132.130，即可看到结果：

2.2.4.小结

进入容器命令：

docker exec -it 容器名称 bash

2.3.数据卷（容器数据管理）

在之前的nginx案例中，修改nginx的html页面时，需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器，修改文件也很麻烦。

这就是因为容器与数据（容器内文件）耦合带来的后果。

要解决这个问题，必须将数据与容器解耦，这就要用到数据卷了。

2.3.1.什么是数据卷

**数据卷（volume）**是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。

这样，一旦完成数据间卷挂载，我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录，就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了

2.3.2.数据卷操作命令

数据卷操作的基本语法如下：

docker volume [COMMAND]

docker volume命令是数据卷操作，根据命令后跟随的command来确定下一步的操作：

• create 创建一个volume
• inspect 显示一个或多个volume的详细信息（包括挂载的宿主机目录）
• ls 列出所有的volume
• prune 删除未使用的volume
• rm 删除一个或多个指定的volume

2.3.3.创建和查看数据卷

需求：创建一个数据卷，并查看数据卷在宿主机的目录位置

① 创建数据卷

docker volume create html

② 查看所有数据卷

docker volume ls

结果：

③ 查看数据卷详细信息

docker volume inspect html

结果：

可以看到，我们创建的html这个数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

小结：

数据卷的作用：

• 将容器与数据分离，解耦，方便操作容器内数据

数据卷操作：

• docker volume create：创建数据卷
• docker volume ls：查看所有数据卷
• docker volume inspect：查看数据卷详细信息，包括关联的宿主机目录位置
• docker volume rm：删除指定数据卷
• docker volume prune：删除所有未使用的数据卷

2.3.4.挂载数据卷

我们在创建容器时，可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录，命令格式如下：

docker run \
  --name mynginx \
  -v html:/root/html \
  -p 80 :80 \
  -d \
  nginx

这里的-v就是挂载数据卷的命令：

• -v html:/root/html ：把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中

2.3.5.案例-给nginx挂载数据卷

需求：创建一个nginx容器，修改容器内的html目录内的index.html内容

分析：上个案例中，我们进入nginx容器内部，已经知道nginx的html目录所在位置/usr/share/nginx/html ，我们需要把这个目录挂载到html这个数据卷上，方便操作其中的内容。

提示：运行容器时使用 -v 参数挂载数据卷

先看看启动了哪些容器, 然后停掉 然后删掉 因为挂在是需要创建容器的时候执行的

步骤：

① 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录

docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

② 进入html数据卷所在位置，并修改HTML内容

# 查看html数据卷的位置
docker volume inspect html
# 进入该目录
cd /var/lib/docker/volumes/html/_data
# 修改文件
vi index.html

2.3.6.案例-给MySQL挂载本地目录

容器不仅仅可以挂载数据卷，也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下：

• 带数据卷模式：宿主机目录 --> 数据卷 —> 容器内目录
• 直接挂载模式：宿主机目录 —> 容器内目录

如图：

语法：

目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：

• -v [宿主机目录]:[容器内目录]
• -v [宿主机文件]:[容器内文件]

需求：创建并运行一个MySQL容器，将宿主机目录直接挂载到容器

实现思路如下：

1）在将课前资料中的mysql.tar文件上传到虚拟机，通过load命令加载为镜像

2）创建目录mkdir -p /tmp/mysql/data

3）创建目录mkdir /tmp/mysql/conf，将课前资料提供的hmy.cnf文件上传到/tmp/mysql/conf

4）去DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：

1.先停止 mysql的服务

service mysqld stop

因为之前装过而且端口也是3306

2.上传资料里面的mysql压缩包

3.用docker 加载mysql的镜像 docker load -i mysql.tar

① 挂载/tmp/mysql/data到mysql容器内数据存储目录

② 挂载/tmp/mysql/conf/hmy.cnf到mysql容器的配置文件

③ 设置MySQL密码

如果没有加载镜像 记得先加载docker load -i mysql.tar

docker run \
--name newmysql \
-v /tmp/mysql/data:/var/lib/mysql \
-v /tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
-d \
mysql:5.7.25

service mysqld start 记得开启

2.3.7.小结

docker run的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中：

• -v volume名称:容器内目录
• -v 宿主机文件:容器内文件
• -v 宿主机目录:容器内目录

数据卷挂载与目录直接挂载的比较

• 数据卷挂载耦合度低，由docker来管理目录，但是目录较深，不好找
• 目录挂载耦合度高，需要我们自己管理目录，不过目录容易寻找查看

3.Dockerfile自定义镜像

常见的镜像在DockerHub就能找到，但是我们自己写的项目就必须自己构建镜像了。

而要自定义镜像，就必须先了解镜像的结构才行。

3.1.镜像结构

镜像是将应用程序及其需要的运行环境和系统函数库打包而成。

我们以MySQL为例，来看看镜像的组成结构：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0R1AIgk7-1642471308661)(assets/image-20210731175806273.png)]

简单来说，镜像就是在系统函数库、运行环境基础上，添加应用程序文件、配置文件、依赖文件等组合，然后编写好启动脚本打包在一起形成的文件。

我们要构建镜像，其实就是实现上述打包的过程。

3.2.Dockerfile

构建自定义的镜像时，并不需要一个个文件去拷贝，打包。

我们只需要告诉Docker，我们的镜像的组成，需要哪些BaseImage、需要拷贝什么文件、需要安装什么依赖、启动脚本是什么，将来Docker会帮助我们构建镜像。

Dockerfile就是一个文本文件，其中包含一个个的指令(Instruction)，用指令来描述镜像构建的过程。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-oIxOwIBf-1642471308663)(assets/image-20210731180321133.png)]

更新详细语法说明，请参考官网文档： https://docs.docker.com/engine/reference/builder

3.3.构建Java项目

3.3.1.基于Ubuntu构建Java项目

需求：基于Ubuntu镜像构建一个新镜像，运行一个java项目

• 步骤1：在Tmp里 新建一个空文件夹docker-demo

  

• 步骤2：拷贝课前资料中的docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录

  

• 步骤3：拷贝课前资料中的jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录

  

• 步骤4：拷贝课前资料提供的Dockerfile到docker-demo这个目录

  

  其中的内容如下：

  # 指定基础镜像
  FROM ubuntu:16.04
  # 配置环境变量，JDK的安装目录
  ENV JAVA_DIR=/usr/local
  
  # 拷贝jdk和java项目的包
  COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/
  COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar	
  
  # 安装JDK
  RUN cd $JAVA_DIR \
   && tar -xf ./jdk8.tar.gz \
   && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8
  
  # 配置环境变量
  ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
  ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
  
  # 暴露端口
  EXPOSE 8090
  # 入口，java项目的启动命令
  ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar
  

• 步骤5：进入docker-demo

  将准备好的docker-demo上传到虚拟机任意目录，然后进入docker-demo目录下

• 步骤6：运行命令：

  docker build -t javaweb1.0 .
  

  • 列出所有的镜像 docker images
  • 运行docker run --name myjavaweb1.0 -p 8090:8090 -d javaweb:1.0 运行, 取个名字 然后容器端口映射镜像端口

运行容器，最后访问 http://192.168.132.130:8090/hello/count，其中的ip改成你的虚拟机ip

3.3.2.基于java8构建Java项目

虽然我们可以基于Ubuntu基础镜像，添加任意自己需要的安装包，构建镜像，但是却比较麻烦。所以大多数情况下，我们都可以在一些安装了部分软件的基础镜像上做改造。

例如，构建java项目的镜像，可以在已经准备了JDK的基础镜像基础上构建。

需求：基于java:8-alpine镜像，将一个Java项目构建为镜像

实现思路如下：

• ① 新建一个空的目录 java8-demo，然后在目录中新建一个文件，命名为Dockerfile

• ② 拷贝课前资料提供的docker-demo.jar到这个目录java8-demo中

• ③ 创建一个txt: 命名为:dockerfile 不用后缀

  • a ）基于java:8-alpine作为基础镜像

  • b ）将docker-demo.jar拷贝到文件中

  • c ）暴露端口

  • d ）编写入口ENTRYPOINT

    内容如下：

    FROM java:8-alpine
    COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
    EXPOSE 8090
    ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar
    

• ④ 使用docker build命令构建镜像

  docker build -t javaweb:2.0 .
  

• ⑤ 使用docker run创建容器并运行

  docker run --name javaweb2.0 -p 8090:8090 -d javaweb:2.0
  

• ⑥开始采坑 端口会占用, 之前启动了一个了, 现在要学会怎么处理

  • 

  • 查看已经启动的容器 docker ps docker ps -a查看所有端口

    

    停掉这个容器 docker stop b10a9f62c351 会有点小久… 正常现象

    

    如果出现名字被占用了 可以删除这个容器 docker rm id号

    

    在查看所有启动中的容器 docker ps

    然后在查看所有容器, 看看有没有同名的. 或者占用这个端口的, docker ps -a

    检查通过的话, 就重新启动

    

• ​

3.4.小结

小结：

1. Dockerfile的本质是一个文件，通过指令描述镜像的构建过程
2. Dockerfile的第一行必须是FROM，从一个基础镜像来构建
3. 基础镜像可以是基本操作系统，如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像，例如：java:8-alpine
4. 构建镜像命令：docker build -t [imageName] .

4.Docker-Compose

Docker Compose可以基于Compose文件帮我们快速的部署分布式应用，而无需手动一个个创建和运行容器！

4.1.初识DockerCompose

Compose文件是一个文本文件，通过指令定义集群中的每个容器如何运行。格式如下：

version: "3.8"
 services:
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
     MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123 
    volumes:
     - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql"
     - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf"
  web:
    build: .
    ports:
     - "8090:8090"

上面的Compose文件就描述一个项目，其中包含两个容器：

• mysql：一个基于mysql:5.7.25镜像构建的容器，并且挂载了两个目录
• web：一个基于docker build临时构建的镜像容器，映射端口时8090

DockerCompose的详细语法参考官网：https://docs.docker.com/compose/compose-file/

其实DockerCompose文件可以看做是将多个docker run命令写到一个文件，只是语法稍有差异。

4.2.安装DockerCompose

参考课前资料

4.3.部署微服务集群

需求：将之前学习的cloud-demo微服务集群利用DockerCompose部署

实现思路：

1. 查看课前资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件
2. 将cloud-demo上传至虚拟机，利用 docker-compose up -d 来部署

4.3.1.compose文件

查看课前资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件，而且每个微服务都准备了一个独立的目录：

内容如下：

version: "3.2"

services:
  nacos:
    image: nacos/nacos-server
    environment:
      MODE: standalone
    ports:
      - "8848:8848"
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123
    volumes:
      - "$PWD/mysql/data:/var/lib/mysql"
      - "$PWD/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d/"
  userservice:
    build: ./user-service
  orderservice:
    build: ./order-service
  gateway:
    build: ./gateway
    ports:
      - "10010:10010"

可以看到，其中包含5个service服务：

• nacos：作为注册中心和配置中心
  • image: nacos/nacos-server： 基于nacos/nacos-server镜像构建
  • environment：环境变量
    • MODE: standalone：单点模式启动
  • ports：端口映射，这里暴露了8848端口
• mysql：数据库
  • image: mysql:5.7.25：镜像版本是mysql:5.7.25
  • environment：环境变量
    • MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123：设置数据库root账户的密码为123
  • volumes：数据卷挂载，这里挂载了mysql的data、conf目录，其中有我提前准备好的数据
• userservice、orderservice、gateway：都是基于Dockerfile临时构建的

查看mysql目录，可以看到其中已经准备好了cloud_order、cloud_user表：

查看微服务目录，可以看到都包含Dockerfile文件：

内容如下：

FROM java:8-alpine
COPY ./app.jar /tmp/app.jar
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

4.3.2.部署

最后，我们需要将文件整个cloud-demo文件夹上传到虚拟机中，利用DockerCompose部署。

上传到任意目录：

部署：

进入cloud-demo目录，然后运行下面的命令：

docker-compose up -d

打开浏览器：192.168.132.130:10010/user/02?authorization=admin

小结：

使用Docker-Compose部署微服务集群步骤：

1、准备好各个服务的dockfile文件用于构建镜像

2、准备好Docker-Compose文件用于部署微服务集群

3、使用docker-compose up -d命令来部署

5.Docker镜像仓库

5.1.搭建私有镜像仓库

参考课前资料《CentOS7安装Docker.md》

5.2.推送、拉取镜像

推送镜像到私有镜像服务必须先tag，步骤如下：

① 重新tag本地镜像，名称前缀为私有仓库的地址：192.168.132.130:8080/

docker tag nginx:latest 192.168.132.130:8080/nginx:1.0 

② 推送镜像

docker push 192.168.132.130:8080/nginx:1.0 

③ 拉取镜像

docker pull 192.168.132.130:8080/nginx:1.0