【云原生】docker

容器化越来越受欢迎，因为容器是：
●灵活：即使是最复杂的应用也可以集装箱化。
●轻量级：容器利用并共享主机内核。
●可互换：可以即时部署更新和升级。
●便携式：可以在本地构建，部署到云，并在任何地方运行。
●可扩展：可以增加并自动分发容器副本。
●可堆叠：可以垂直和即时堆叠服务。

1.1 docker的概念

       docker是一个开源的应用容器引擎，基于go语言开发并遵循了apache2.0协议开源。 docker可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的linux服务器，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（类iphone的app），并且容器开销极其低。

容器在内核中支持2种重要技术：

docker本质就是宿主机的一个进程，docker是通过namespace实现资源隔离，通过cgroup实现资源限制，通过写时复制技术（copy-on-write）实现了高效的文件操作（类似虚拟机的磁盘比如分配500g并不是实际占用物理磁盘500g，只有当需要修改时才复制一份数据）。

1.2 docker三个重要概念 

（1）image镜像

 docker镜像就是一个只读模板，比如，一个镜像可以包含一个完整的centos，里面仅安装apache或用户的其他应用，镜像可以用来创建docker容器，另外docker提供了一个很简单的机制来创建镜像或者更新现有的镜像，用户甚至可以直接从其他人那里下一个已经做好的镜像来直接使用

创建容器的基础，就是一个可执行的压缩包，是一个只读模板 ，包含运行应用程序的所有资源

（2）container容器

 docker利用容器来运行应用，容器是从镜像创建的运行实例，它可以被启动，开始、停止、删除、每个容器都是互相隔离的，保证安全的平台，可以把容器看做是要给简易版的linux环境（包括root用户权限、镜像空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序

 基于镜像创建的运行实例，容器间是相互隔离的

（3）repostory仓库

 仓库是集中存储镜像文件的沧桑，registry是仓库主从服务器，实际上参考注册服务器上存放着多个仓库，每个仓库中又包含了多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag） 仓库分为两种，公有参考，和私有仓库，最大的公开仓库是docker Hub，存放了数量庞大的镜像供用户下载，国内的docker pool，这里仓库的概念与Git类似，registry可以理解为github这样的托管服务。

 用于集中存放镜像的地方，可分为公有仓库与私钥仓库

1.3  docker的主要用途

官方就是Bulid 、ship、run any app/any where，编译、装载、运行、任何app/在任意地方都能运行。就是实现了应用的封装、部署、运行的生命周期管理只要在glibc的环境下，都可以运行。运维生成环境中：docker化。

1.发布服务不用担心服务器的运行环境，所有的服务器都是自动分配docker，自动部署，自动安装，自动运行

2再不用担心其他服务引擎的磁盘问题，cpu问题，系统问题了

3资源利用更出色

4自动迁移，可以制作镜像，迁移使用自定义的镜像即可迁移，避免出现问题

5管理更加快捷方便

1.4  docker与虚拟机的区别

区别                   docker                                         虚拟机
内核使用    共享宿主机的操作系统内核    拥有独立的操作系统内核
启动速度    启动速度快，秒级速度           启动速度较慢，分钟级
性能           接近云原生，几乎无损耗        通过hypervisor对主机进行虚拟访问，会占用更多的资源，最大损耗将近百分之五十
容量            单机容量成百上千                  几十个
隔离    namespace（命名空间）隔离资源，cgroup资源限制    完全隔离

namesapce（命名空间）的隔离种类

 UTS:主机名与域名

IPC:信号量，消息队列和共享内容

PID:进程号

NETWORK:网络设备，端口，网络栈

MOUNT:挂载点（文件系统）

USER:用户和用户组

cgroup的特点

cgroup的api以一个伪文件系统的实现方式，用户的程序可以通过文件系统实现cgroup的组件管理

cgroup的组件管理操作单元可以细粒度到线程级别，另外用户可以创建和销毁cgroup，从而实现资源的分配和再利用

所有资源管理的功能都以子系统的方式实现，接口统一子任务创建之初与其父任务处于同一个cgroup的控制组

 cgroup的四大功能
资源限制：可以对任务使用的资源总额进行限制

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

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

任务控制：cgroup可以对任务执行挂起、恢复等操作

总的来说，cgroup就是控制容器能够使用资源的上限 

2 .docker的yum安装与源码编译安装

 2.1 yum源安装docker

#将之前残余的docker包进行卸载
yum remove docker docker-client docker-client-latest docker-common docker-latest docker-latest-logrotate docker-logrotate docker-engine
 
#推荐使用国内的阿里镜像作为下载源
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
 
#安装所需的docker安装包
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
 
#安装docker的社区版本
yum install docker-ce
 
#检查docker的是否安装成功
docker -v

若安装时遇上container版本过低的情况   wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo

需要下载更新再重新下载docker  

3. Docker 镜像操作

搜索镜像
格式：docker search 关键字
docker search nginx

获取镜像
格式：docker pull 仓库名称[:标签]
#如果下载镜像时不指定标签，则默认会下载仓库中最新版本的镜像，即选择标签为 latest 标签。
docker pull nginx

镜像加速下载

查看镜像信息
docker images

################################################
REPOSITORY：镜像属于的仓库；
TAG：镜像的标签信息，标记同一个仓库中的不同镜像；
IMAGE ID：镜像的唯一ID 号，唯一标识一个镜像；
CREATED：镜像创建时间；
VIRTUAL SIZE：镜像大小；

#根据镜像的唯一标识 ID 号，获取镜像详细信息
格式：docker inspect 镜像ID号
docker inspect ae2feff98a0c

●lowerdir是镜像层，目录或者文件是只读的，其实就是rootfs，image layer可以分很多层，所以对应的lowerdir是可以有多个目录
●upperdir是在lowerdir之上的容器层，这层是可读可写的，在启动一个容器时候会进行创建，所有的对容器数据更改都发生在这里层
●MergedDir是表现层，是容器的挂载点

为本地的镜像添加新的标签

格式：docker tag 名称:[标签] 新名称:[新标签]
docker tag nginx:latest nginx:1.21.5
 
docker images | grep nginx

删除镜像 
格式：
docker rmi 仓库名称:标签                #当一个镜像有多个标签时，只是删除其中指定的标签
或者
docker rmi 镜像ID号                        #会彻底删除该镜像
 
注意：如果该镜像已经被容器使用，正确的做法是先删除依赖该镜像的所有容器，再去删除镜像。
 
docker rmi nginx：1.21.5

存出镜像：将镜像保存成为本地文件 
格式：docker save -o 存储文件名 存储的镜像
docker save -o nginx nginx:1.21.5         #存出镜像命名为nginx存在当前目录下
ls -lh

#载入镜像：将镜像文件导入到镜像库中

格式：
docker load < 存出的文件
或者
docker load -i 存出的文件
 
docker load < nginx

上传镜像

默认上传到 docker Hub 官方公共仓库，需要注册使用公共仓库的账号。https://hub.docker.com
可以使用 docker login 命令来输入用户名、密码和邮箱来完成注册和登录。
在上传镜像之前，还需要先对本地镜像添加新的标签，然后再使用 docker push 命令进行上传
#添加新的标签时必须在前面加上自己的dockerhub的
docker tag nginx:1.21.5 yunayun/nginx:latest
 
docker login                                #登录公共仓库
用户名:xxxxxxxxx
密码:xxx
docker push yunayun/nginx:latest                #上传镜像

4.  Docker 容器操作

（1） 容器的创建 

容器创建：就是将镜像加载到容器的过程。
新创建的容器默认处于停止状态，不运行任何程序，需要在其中发起一个进程来启动容器

格式：docker create [选项] 镜像
常用选项：
-i：让容器开启标准输入接受用户输入命令
-t：让 Docker 分配一个伪终端 tty
-it :合起来实现和容器交互的作用，运行一个交互式会话 shell 
 
docker create -it nginx:latest /bin/bash

#查看容器的运行状态
docker ps -a            #-a 选项可以显示所有的容器
 
#若不带 -a 只查看运行状态的容器
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND        CREATED     STATUS     PORTS      NAMES
容器的ID号       加载的镜像      运行的程序       创建时间     当前的状态   端口映射    名称

启动容器
格式：docker start 容器的ID/名称
docker start 8b0a7be0ff58
docker ps -a

创建并启动容器 
 可以直接执行 docker run 命令， 等同于先执行 docker create 命令，再执行 docker start 命令。


注意：容器是一个与其中运行的 shell 命令/进程共存亡的终端，命令/进程运行容器运行， 命令/进程结束容器退出。

docker 容器默认会把容器内部第一个进程，也就是 pid=1 的程序作为docker容器是否正在运行的依据，如果docker容器中 pid = 1 的进程挂了，那么docker容器便会直接退出，也就是说Docker容器中必须有一个前台进程，否则认为容器已经挂掉。

当利用 docker run 来创建容器时， Docker 在后台的标准运行过程是：
1）检查本地是否存在指定的镜像。当镜像不存在时，会从公有仓库下载；
2）利用镜像创建并启动一个容器；
3）分配一个文件系统给容器，在只读的镜像层外面挂载一层可读写层；
4）从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟机接口到容器中；
5）分配一个地址池中的 IP 地址给容器；
6）执行用户指定的应用程序，执行完毕后容器被终止运行。

需要在 docker run 命令之后添加 -d 选项让 Docker 容器以守护形式在后台运行。并且容器所运行的程序不能结束。
 
docker run -d centos:7 /usr/bin/bash -c "while true;do echo hello;done"
 
docker ps -a                    #可以看出容器始终处于 UP，运行状
 
docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash   #创建容器并持续运行容器

终止容器的运行
格式：docker stop 容器的ID/名称
docker stop 容器id
 
#强制停止容器
docker kill 容器id
docker ps -a

需要进入容器进行命令操作时，可以使用 docker exec 命令进入运行着的容器。
 
格式：docker exec -it 容器ID/名称 /bin/bash
-i 选项表示让容器的输入保持打开；
-t 选项表示让 Docker 分配一个伪终端。
 
docker start 容器id                #进入容器前，确保容器正在运行
docker exec -it 容器id /bin/bash
ls
exit                #退出容器后，容器仍在运行
docker ps -a
 
docker run -it centos:7 bash      #不加 -d 选项会创建容器后直接进入容器进行交互，但是退出容器，容器也会停止

容器与本机文件的导入导出
echo abc123 > /opt/test.txt
docker cp /opt/test.txt 容器id:/opt/
 
#从容器复制文件到主机
docker cp 容器id:/opt/test.txt /opt/abc123.txt
 

容器的备份与复制

容器的导出与导入
用户可以将任何一个 Docker 容器从一台机器迁移到另一台机器。在迁移过程中，可以使用docker export 命令将已经创建好的容器导出为容器快照文件，无论这个容器是处于运行状态还是停止状态均可导出。可将导出文件传输到其他机器，通过相应的导入命令实现容器的迁移。
 

#导出格式：docker export 容器ID/名称 > 文件名
docker export 容器id > centos7.tar
 
docker export -o centos7.tar 容器id

#导入格式：cat 文件名 | docker import – 镜像名称:标签
cat centos7.tar | docker import - centos7:test            #导入后会生成镜像，但不会创建容器
 
docker import centos7.tar -- centos7:test

容器和镜像的批量删除 
格式：docker rm [-f] 容器ID/名称
docker stop 容器id
docker rm 容器id            #删除已经终止状态的容器
 
docker rm -f 容器id        #强制删除正在运行的容器
 
docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker stop "$1}' | bash            #批量停止容器
docker ps -a | awk 'NR>=2{print $1}'| xargs docker stop
 
docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker rm "$1}' | bash                #批量删除所有容器
docker ps -a | awk 'NR>=2{print $1}'| xargs docker rm
 
docker images | awk 'NR>=2{print "docker rmi "$3}' | bash            #批量删除镜像
docker images | grep none | awk '{print $3}' | xargs docker rmi        #删除none镜像
 
docker rm $(docker ps -a -q)        #批量清理后台停止的容器