Docker

Docker

Docker是一种平台，允许开发者使用容器轻松创建、部署和运行应用程序。容器是轻量级、自包含的环境，可以在与主机操作系统隔离的环境中运行应用程序及其依赖项。\

Docker的作用

分布式系统中一些微服务的问题

服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。

• 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
• 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题
  • 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
  • 开发、测试、生产环境有差异
    

Docker解决依赖兼容问题

Docker为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

• 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包
• 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰
  

Docker解决操作系统环境差异

Docker如何解决不同系统环境的问题？

• Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包
• Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行

总结

• Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
• Docker应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离，各个应用互不干扰
• Docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的Linux内核，因此可以在任意Linux操作系统上运行；可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意Linux操作系统
• 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

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。

• 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
  
  
  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

Docker架构

镜像和容器

• 镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，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。

DockerHub

类似Github代码共享，DockerHub存放的是各种镜像，DockerHub即镜像托管平台，这样的平台统称Docker Registry（阿里云镜像库也是一个镜像托管平台）

Docker架构

Docker是一个CS架构的程序：

• 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)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。
  

Docker安装

1. 如果之前安装过旧版本的Docker，可以使用下面命令卸载：

yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-selinux \
                  docker-engine-selinux \
                  docker-engine \
                  docker-ce

2. 安装yum工具

yum install -y yum-utils \
           device-mapper-persistent-data \
           lvm2 --skip-broken

3. 更新本地镜像源：

# 设置docker镜像源
yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
    
sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

yum makecache fast

4. 输入命令：

yum install -y docker-ce

5. 启动docker
   启动docker前先关闭防火墙（自用虚拟机可以这么做，其他情况建议修改防火墙设置）

# 关闭
systemctl stop firewalld
# 禁止开机启动防火墙
systemctl disable firewalld

通过命令启动docker：

systemctl start docker  # 启动docker服务

systemctl stop docker  # 停止docker服务

systemctl restart docker  # 重启docker服务

然后输入命令，可以查看docker运行状态：

systemctl status docker

6. 镜像加速
   如果docker启动失败可能是因为docker官方镜像仓库网速较差，需要设置国内镜像服务

vi /etc/docker/daemon.json

在其中加入如下代码：

{
  "registry-mirrors": [
    "https://n0dwemtq.mirror.aliyuncs.com"
  ],
}

安装DockerCompose

# 安装
curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.23.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose

修改文件权限：

# 修改权限
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

# 补全命令
curl -L https://raw.githubusercontent.com/docker/compose/1.29.1/contrib/completion/bash/docker-compose > /etc/bash_completion.d/docker-compose

Docker镜像仓库

简化版镜像仓库

Docker官方的Docker Registry是一个基础版本的Docker镜像仓库，具备仓库管理的完整功能，但是没有图形化界面。

搭建方式比较简单，命令如下：

docker run -d \
    --restart=always \
    --name registry	\
    -p 5000:5000 \
    -v registry-data:/var/lib/registry \
    registry

命令中挂载了一个数据卷registry-data到容器内的/var/lib/registry 目录，这是私有镜像库存放数据的目录。

访问http://YourIp:5000/v2/_catalog 可以查看当前私有镜像服务中包含的镜像（这里的YourIp是你当前服务器/虚拟机的ip地址，可用ifconfig查询）

有图形化界面的镜像仓库

创建docker-compose.yml，并在其中加入如下配置：

version: '3.0'
services:
  registry:
    image: registry
    volumes:
      - ./registry-data:/var/lib/registry
  ui:
    image: joxit/docker-registry-ui:static
    ports:
      - 8080:80
    environment:
      - REGISTRY_TITLE=MyRegistry
      - REGISTRY_URL=http://registry:5000
    depends_on:
      - registry

使用docker-compose up构建

使用yourIp:8080即可访问该仓库（yourIp为虚拟机IP）

注意：结束了上述docker-compose up的进程，就不能使用该端口进行访问了

配置Docker信任地址

我们的私服采用的是http协议，默认不被Docker信任，所以需要做一个配置：

```sh
# 打开要修改的文件
vi /etc/docker/daemon.json
# 添加内容：
"insecure-registries":["http://192.168.133.128:8080"]
# 重加载
systemctl daemon-reload
# 重启docker
systemctl restart docker

Docker的基本操作

镜像操作

镜像名称：

• 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

镜像命令：

1. 拉取、查看镜像

   • 从镜像仓库（DockerHub）中搜索一个镜像（例如nginx）
   • 根据查到的镜像名称拉取镜像docker pull nginx
   • 通过docker images查看拉取到的镜像（查看的是本地镜像）

2. 保存、导入镜像

   • 利用docker xx --help命令查看docker save和docker load的语法
   • 使用docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]导出镜像到磁盘
     • 例如：docker save -o nginx.tar nginx:latest
   • 使用docker load加载镜像
     • 先删除本地的nginx镜像：docker rmi nginx:latest
     • 运行命令，加载本地文件：docker load -i nginx.tar

容器操作

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 -a：列出所有容器的信息

1. 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
     • docker run ：创建并运行一个容器
     • –name : 给容器起一个名字，比如叫做mn
     • -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. 进入容器，修改文件

   • 进入容器：docker exec -it containerName bash
     • 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
     • mn ：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
   • 进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html

3. 修改index.html的内容

   • 可以使用如下代码修改（因为容器内没有vi命令）
   • sed -i -e 's#Welcome to nginx#这是Rainbow的测试#g' -e 's###g' index.html

容器卷（容器数据管理）

容器内没有编辑器，修改文件很麻烦。这是容器与数据耦合带来的后果
要解决这个问题，需要将数据与容器解耦，需要用到数据卷

概述

**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。

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。
这样，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

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 [volumeName] 创建一个volume
• inspect [volumeName] 显示一个或多个volume的详细信息
• ls 列出所有的volume
• prune 删除未使用的volume
• rm [volumeName] 删除一个或多个指定的volume

挂载数据卷

创建容器时，通过-v参数挂载一个数据卷到某个容器内目录
挂载方法：docker …… -v [volumeName:ContainerPath] ……
即将volumeName这个卷挂载到容器内的ContainerPath这个目录

docker run后接的一些命令
–name [ContainerName] 指定容器名称
-v [volumeName:ContainerPath] 挂载数据卷
-p [port:port] 将主机的端口映射到容器端口

新建容器的同时挂载数据卷

docker run --name container_name -v volume_name:path -p port1:port2 -d image_name

例如：把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中

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

这时用docker volumu inspect volume_name就可以查看具体将本地的哪个文件夹和容器内的路径进行挂载，进入到对应文件夹后就可以使用vi等修改数据了

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]

Docker自定义镜像

镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。
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。
构建镜像，其实就是实现上述打包的过程

Dockerfile语法

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。

而描述上述信息的文件就是Dockerfile文件。

Dockerfile就是一个文本文件，其中包含一个个的指令(Instruction)，用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer。

Example：

1. 将服务打包为.jar文件
2. 将jdk8.tar.gz放到相同目录下
3. 编写Dockerfile文件

# 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

据查询，这里暴露端口指的是容器端口，即在创建容器时需要将主机端口绑定到EXPOSE的容器端口

4. 将上述文件放到相同目录下，进入该目录后构建镜像

docker build -t javaweb:1.0

这里的javaweb:1.0即镜像名，对应镜像名称:版本

基于java8构建java项目

基于java:8-alpine镜像，将一个java项目构建为镜像

1. 新建项目路径
2. 项目路径中上传服务的.jar包
3. 在项目路径中添加Dockerfile文件
   • 基于java:8-alpine作为基础镜像
   • 将服务jar包拷贝到镜像中的app目录下（可不重命名）
   • 暴露端口
   • 编写入口ENTRYPOINT

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
5. 使用docker run创建容器并运行

Docker-Compose

部署微服务集群

docker-compose.yml文件

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: root
    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"

在该文件中后三个服务均指定了build属性，代表将在build后的path路径中寻找dockerfile文件进行构建镜像；
userservice和orderservice未设置端口暴露，是因为在网关中会将对应请求转发到相关的服务中进行调用

Dockerfile文件均可简写为：

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

因为微服务将来要部署为docker容器，而容器之间互联不是通过IP地址，而是通过容器名。这里我们将服务的mysql、nacos地址都修改为基于容器名的访问。
修改微服务配置：

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://mysql:3306/cloud_order?useSSL=false
    username: root
    password: root
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
  application:
    name: orderservice
  cloud:
    nacos:
      server-addr: nacos:8848 # nacos服务地址

因为之前查看到Dockerfile中的jar包名称都是app.jar，因此我们的每个微服务都需要用这个名称。
可以通过修改pom.xml中的打包名称来实现，每个微服务都需要修改：

<build>
  
  <finalName>appfinalName>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.springframework.bootgroupId>
      <artifactId>spring-boot-maven-pluginartifactId>
    plugin>
  plugins>
build>

编译打包好的app.jar文件，需要放到Dockerfile的同级目录中。注意：每个微服务的app.jar放到与服务名称对应的目录。
即：一个父工程文件夹，其中包含各个服务的文件夹，每个文件夹中包含一个app.jar和一个Dockerfile文件


最后将父工程文件夹传到虚拟机中，使用DockerCompose部署

docker-compose up -d

总结

1. 编写docker-compose.yml文件，其中需要指明依赖（nacos、mysql等），以及自定义的服务
2. 编写docker文件，基于java:8-alpine书写简单
3. 修改自定义服务的配置文件，需要将nacos、mysql等用ip调用的地址改为用容器名称调用
4. 修改pom.xml中的打包方式，将打包最终名称改为app
5. 使用maven将服务打包成.jar包形式
6. 将每个服务的jar包和dockerfile放在同一路径下
7. 将docker-compose.yml放入父工程中
8. 进入父工程，使用docker-compose进行构建

推送镜像到DockerHub

1. docker login
2. 在DockerHub上找到需要上传的仓库
3. docker tag [镜像id] [网站上的位置]:[自定义Tag名字]（网站上的位置：userName/repositoryName）
4. docker push [网站上的位置]:[自定义Tag名字]

拉取镜像类似：docker pull [网站上的位置]:[自定义Tag名字]