Docker——数据管理与网络通信
Docker——数据管理与网络通信
- 一、Docker 的数据管理
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- 1．数据卷
- 2．数据卷容器
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- 二、端口映射
- 三、容器互联（使用centos镜像）
- 四、Docker 镜像的创建
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- 1．基于现有镜像创建
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- 1.1 首先启动一个镜像，在容器里做修改
- 1.2 然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的 ID 号创建新镜像
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- 2．基于本地模板创建
- 3．基于Dockerfile 创建
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- 3.1 联合文件系统（UnionFS）
- 3.2 镜像加载原理
- 3.3 容器中操作系统容量小的原因 ？
- 3.4 Dockerfile
- 3.5 Docker 镜像结构的分层
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- 4.Dockerfile 操作常用的指令
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- 4.1 ADD 和 COPY 的区别
- 4.2 CMD 和 ENTRYPOINT 的区别
- 4.3 容器启动时运行的命令优先级
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- 五、Dockerfile 案例
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- 1.建立工作目录
- 2.镜像操作指令安装apache软件
- 3.准备执行脚本
- 4.准备网站页面
- 5.测试
- 6.如果有网络报错提示
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一、Docker 的数据管理
管理 Docker 容器中数据主要有两种方式：数据卷（Data Volumes）和数据卷容器（DataVolumes Containers）。
1．数据卷
数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于 Linux 下对目录进行的 mount 操作。
docker pull centos:7
#宿主机目录/var/www 挂载到容器中的/data1。
注意：宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。
docker run -v /var/www:/data1 --name web2 -it centos:7 /bin/bash #-v 选项可以在容器内创建数据卷
ls
echo "this is web1" > /data1/abc.txt
exit
#返回宿主机进行查看
cat /var/www/abc.txt
2．数据卷容器
如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用。
#创建一个容器作为数据卷容器
docker run --name web3 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash
echo "this is web3" > /data1/abc.txt
echo "THIS IS WEB3" > /data2/ABC.txt
#使用 --volumes-from 来挂载 web2 容器中的数据卷到新的容器
docker run -it --volumes-from web3 --name web4 centos:7 /bin/bash
cat /data1/abc.txt
cat /data2/ABC.txt
二、端口映射
在启动容器的时候，如果不指定对应的端口，在容器外是无法通过网络来访问容器内的服务。端口映射机制将容器内的服务提供给外部网络访问，实质上就是将宿主机的端口映射到容器中，使得外部网络访问宿主机的端口便可访问容器内的服务。
docker run -d -it --name test1 -P centos:7 #随机映射端口（从32768开始）
docker run -d -it --name test2 -p 43000:80 centos:7 #指定映射端口
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
9d3c04f57a68 nginx "/docker-entrypoint.…" 4 seconds ago Up 3 seconds 0.0.0.0:43000->80/tcp test2
b04895f870e5 nginx "/docker-entrypoint.…" 17 seconds ago Up 15 seconds 0.0.0.0:49170->80/tcp test1
浏览器访问：http://192.168.30.60:43000 、http://192.168.30.60:49170
三、容器互联（使用centos镜像）
容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。
#创建并运行源容器取名web1
docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash
#创建并运行接收容器取名web2，使用--link选项指定连接容器以实现容器互联
docker run -itd -P --name web2 --link web1:web1 centos:7 /bin/bash #--link 容器名:连接的别名
#进web2 容器， ping web1
docker exec -it web2 bash
ping web1
四、Docker 镜像的创建
创建镜像有三种方法，分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于Dockerfile创建。
1．基于现有镜像创建
1.1 首先启动一个镜像，在容器里做修改
docker create -it centos:7 /bin/bash
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
a35603b694e6 centos:7 "/bin/bash" 5 seconds ago Created determined_wright
1.2 然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的 ID 号创建新镜像
docker commit -m "new" -a "centos" 000550eb36da centos:test
#常用选项：
-m 说明信息；
-a 作者信息；
-p 生成过程中停止容器的运行。
docker images
2．基于本地模板创建
通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从 OPENVZ 开源项目下载，下载地址为http://openvz.org/Download/template/precreated
wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz
#导入为镜像
cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test
3．基于Dockerfile 创建
3.1 联合文件系统（UnionFS）
UnionFS(联合文件系统）：Union文件系统(UnionFS)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。AUFS、OverlayFS 及 Devicemapper 都是一种 UnionFS。
Union文件系统是Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。
特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录。
我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。
3.2 镜像加载原理
Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统就是UnionFS。
bootfs主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引导加载kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统。
在Docker镜像的最底层是bootfs，这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。
rootfs，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu,Centos等等。
我们可以理解成一开始内核里什么都没有，操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加了一层基础镜像；再安装一个emacs，会在基础镜像上叠加一层image；接着再安装一个apache，又会在images上面再叠加一层image。最后它们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。
3.3 容器中操作系统容量小的原因 ？
因为对于精简的OS，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供rootfs就可以了。由此可见对于不同的linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，因此不同的发行版可以公用bootfs。
3.4 Dockerfile
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。
镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本，用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。
Dockerfile是一个文本文件，其内包含了一条条的指令(Instruction)，每一条指令构建一层，因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成 image 即可， 省去了敲命令的麻烦。
除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应 Linux 中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。
Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。
3.5 Docker 镜像结构的分层
镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。
- Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层；
- 镜像层将被缓存和复用；
- 当Dockerfile 的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效；
- 某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；
- 镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在 Docker 容器中不可见了。
4.Dockerfile 操作常用的指令
Dockerfile常见命令
| 命令 | 作用 |
|---|---|
| FROM | 指定基础镜像，dockerfile构建镜像的第一个指令 |
| MAINTAINER | 指定镜像维护人信息（可选） |
| RUN | 指定Linux命令，建议多条命令可用 && 或 ; 串起来使用 |
| ENV | 设置镜像的环境变量 |
| EXPOSE | 暴露容器端口 |
| VOLUME | 指定容器的匿名数据卷 |
| ADD/COPY | 复制本地文件/目录到镜像中 |
| USER | 指定容器的运行用户 |
| WORKDIR | 指定容器的工作目录 |
| CMD/ENTRYPOINT | 指定容器启动时执行的命令 |
| ARG | 指定构建镜像时传入的参数变量 docker build --build-arg 变量=值 |
4.1 ADD 和 COPY 的区别
COPY 只能复制本地文件/目录到镜像中
ADD 不光可以复制本地文件/目录到镜像中，还可以通过URL下载文件复制到镜像中，还能将本地的tar压缩包解压后复制到镜像中（URL下载和tar包解压不能一起使用）
4.2 CMD 和 ENTRYPOINT 的区别
ENTRYPOINT指定的容器启动命令优先级更高，如果CMD和ENTRYPOINT同时存在，那么CMD指定的内容将作为ENTRYPOINT指定的命令的选项或参数使用
4.3 容器启动时运行的命令优先级
docker run --entrypoint=命令 > 镜像里的 ENTRYPOINT [“命令”] > docker run … 镜像 命令 > 镜像里的 CMD [“命令”]
五、Dockerfile 案例
1.建立工作目录
mkdir /opt/apache
cd /opt/apache
vim Dockerfile
基于的基础镜像
FROM centos:7
维护镜像的用户信息
MAINTAINER this is apache image <fxk 20230723>
2.镜像操作指令安装apache软件
RUN yum -y update
RUN yum -y install httpd
#开启 80 端口
EXPOSE 80
#复制网站首页文件
ADD index.html /var/www/html/index.html
//方法一：
#将执行脚本复制到镜像中
ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh
#启动容器时执行脚本
CMD ["/run.sh"]
//方法二：
ENTRYPOINT [ "/usr/sbin/apachectl" ]
CMD ["-D", "FOREGROUND"]
3.准备执行脚本
vim run.sh
#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/* #清理httpd的缓存
/usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND #指定为前台运行
#因为Docker容器仅在它的1号进程（PID为1）运行时，会保持运行。如果1号进程退出了，Docker容器也就退出了。
4.准备网站页面
echo "this is test web" > index.html
//生成镜像
docker build -t httpd:centos . #注意别忘了末尾有"."
//新镜像运行容器
docker run -d -p 1314:80 httpd:centos
5.测试
http://192.168.30.60:1213/
6.如果有网络报错提示
[Warning] IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
解决方法：
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1
sysctl -p
systemctl restart network
systemctl restart docker