害恶细君

微服务之Docker知识点总结

我上一节比较系统的学习总结了Spring Cloud的知识点，今天我要学习总结一下微服务技术栈中的Docker技术。我们学过了Spring Cloud后就知道，微服务多了，部署起来就会很麻烦。学习Docker技术就可以解决部署的难题。

- 一. 初识Docker
- - 1. 什么是Docker
  - 2. Docker概述
  - 3. Docker和虚拟机的区别
  - 4. Docker架构
  - 5. DockerHub
- 二. 安装Docker
- - 1.安装
  - 2.启动
  - 3.设置Docker开机自启动
- 三. 使用Docker
- - 1.镜像操作
  - 2.容器操作
  - 3.案例一：创建并运行一个容器
  - 4.案例二：进入容器，修改文件
- 四. 数据卷（容器数据管理）
- - 1. 什么是数据卷
  - 2.数据集操作命令
  - 3.创建和查看数据卷
  - 4.挂载数据卷
  - 5. 案例一：给nginx挂载数据卷
  - 6. 案例一：给MySQL挂载本地宿主机目录
- 五. Dockerfile自定义镜像
- - 1.镜像结构
  - 2.Dockerfile语法
- 六.构建Java项目
- - 1.基于Ubuntu构建Java项目
  - 2.基于java8构建Java项目

一. 初识Docker

说是初识，但我其实已经不是初识了。因为我在学习微服务之前，就学过docker了。当时写过一篇Docker入门的博客，但是由于我当时并没有微服务的概念，所以学习得并不深入，并没有真正的用起来，只是学习了一些概念性的东西。所以我这篇博客决定与微服务结合起来学习，会把Docker给用起来。

1. 什么是Docker

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分通常会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，环境不一定是一致的，所以会遇到各种问题。

(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：

依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
开发、测试、生产环境有差异

例如一个项目中，部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

(2) Docker解决依赖兼容问题

而Docker确巧妙的解决了这些问题，Docker是如何实现的呢？

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

这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。

但入门的有些人可能会问了, 虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，部署的操作系统版本也会有差异，我docker里容器里的系统是CentOS，而部署的服务器是Ubuntu，怎么解决这些问题呢？

(3) Docker解决操作系统环境差异
要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。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发行版都是使用Linux的内核，例如CentOS、Ubuntu、Fedora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

Ubuntu和CentOS都是基于Linux内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：

此时，如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统，MySQL在调用Ubuntu函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了。

那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

(4)小结

Docker如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

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

Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

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

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：

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
运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

2. Docker概述

Docker是一种容器，只不过相比其他容器而言性能更好。容器是一个标准的软件单元。Docker 是一个用于开发，交付和运行应用程序的开放平台。Docker 使您能够将应用程序与基础架构分开，从而可以快速交付软件。它打包了代码，以及所有的依赖项和运行环境等。之前我们使用springboot打包，打包后他只是一个jar包，并没有包含他的java环境等依赖。Docker可以使打包后的应用程序从一个运行环境到另一个运行环境都能够运行，解决了一个应用程序在我的电脑上面可以运行，在其他电脑上不能运行的情况。Docker包含了应用程序运行所需要的一切，不仅仅包含代码。它最主要的作用就是把环境相关的问题统一一切解决掉，提升了开发部署的效率。

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 机器上，也可以实现虚拟化。

Docker的应用场景有：Web 应用的自动化打包和发布，自动化测试和持续集成、发布，在服务型环境中部署和调整数据库或其他的后台应用。

3. 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，保护系统中的任何应用。

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：

对比来看：

4. Docker架构

请参考我之前得博客：docker基础知识
这里就不水字数了。

5. 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、阿里云镜像库和DaoCloud。

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：

二. 安装Docker

1.安装

Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版（免费，支持周期 7 个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用，支持周期 24 个月。

Docker CE 分为 stable test 和 nightly 三个更新频道。

官方网站上有各种环境下的安装指南，这里主要介绍 Docker CE 在 CentOS上的安装。

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

首先需要大家虚拟机联网，安装yum工具:

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

然后更新本地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

然后输入命令：

yum install -y docker-ce

docker-ce为社区免费版本。稍等片刻，docker即可安装成功。

2.启动

Docker应用需要用到各种端口，逐一去修改防火墙设置。非常麻烦，因此建议大家直接关闭防火墙！

启动docker前，一定要关闭防火墙后！！

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

或者你防火墙放行用到的端口也行，下面列出防火墙核心命令
查看防火墙的状态：

firewall-cmd --state

查看放行的端口：

firewall-cmd --list-ports

放行某个端口：

firewall-cmd --zone=public --permanent --add-port=8080/tcp

firewall-cmd --reload

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版本：

docker -v

配置镜像加速:
docker官方镜像仓库网速较差，我们需要设置国内镜像服务：

参考阿里云的镜像加速文档：https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors

3.设置Docker开机自启动

查看已启动的服务

systemctl list-units --type=service

查看是否设置开机启动

systemctl list-unit-files | grep enable

设置开机启动

systemctl enable docker.service

关闭开机启动

systemctl disable docker.service

三. 使用Docker

1.镜像操作

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]。
tag就是镜像的版本，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。

镜像命令

常见的镜像操作命令如图：

我们还可以通过 docker search [镜像名称] 来查询镜像

下面我们通过一个案例来实际操作这些命令：

需求一：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或者daocloud （建议后者，前者太卡）

如果你要用阿里的镜像加速,依次运行如下命令：

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://l8zasouv.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

2）拉取1.9.1版(用的DaoCluod的源)：

docker pull daocloud.io/library/nginx:1.9.1

3）通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

docker images

需求二：保存、导入镜像。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

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 daocloud.io/library/nginx:1.9.1

3）使用docker load加载镜像
先删除本地的nginx镜像：

docker rmi daocloud.io/library/nginx:1.9.1

然后运行命令，加载本地文件：

docker load -i nginx.tar

结果：

2.容器操作

容器相关命令：

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

其中：

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容器设置自动启动: 启动时加–restart=always
下面一个例子：

docker run -tid --name isaler_v0.0.11 -p 8081:8080 --restart=always -v /alidata/iDocker/run/projectImages/isaler/v0.0.11/log:/usr/local/tomcat/logs isaler_v0.0.11

–restart=有以下的参数值：
Flag Description
no 不自动重启容器. (默认value)
on-failure 容器发生error而退出(容器退出状态不为0)重启容器
unless-stopped 在容器已经stop掉或Docker stoped/restarted的时候才重启容器
always 在容器已经stop掉或Docker stoped/restarted的时候才重启容器

3.案例一：创建并运行一个容器

创建并运行nginx容器的命令：

docker run --name 容器名称 -p 80:80 -d daocloud.io/library/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abc
-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：

4.案例二：进入容器，修改文件

需求：进入Nginx容器，修改HTML文件内容，添加“害恶细君欢迎您”

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 nginx 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
nginx ：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#害恶细君欢迎您！#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：http://192.168.172.130/，即可看到结果：

输入exit可以退出docker的终端。

四. 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。

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。

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

2.数据集操作命令

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的信息
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

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

docker volume ls

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。

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 nginx \
  -v html:/usr/share/nginx/html \
  -p 80:80
  nginx \

这里的-v就是挂载数据卷的命令：

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

5. 案例一：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

步骤：

① 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录

docker run --name nginx -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d daocloud.io/library/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
vim index.html

修改成：

DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>Welcome to haiexijuntitle>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
style>
head>
<body>
<h1>害恶细菌欢迎您！h1>
<img style="display:block;width:200px;height:140px" src="https://img-blog.csdnimg.cn/cc569661c7334c9cb0eebdfe2df6d445.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA5a6z5oG257uG5ZCb,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16"/>
body>
html>

刷新网页：

6. 案例一：给MySQL挂载本地宿主机目录

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）获取MySQL的镜像

docker pull mysql:8.0.25

2）创建目录/tmp/mysql/data

mkdir -p /tmp/mysql/data

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

mkdir -p /tmp/mysql/conf

cd /tmp/mysql/conf

在该目录下用vim创建一个hmy.cnf的配置文件

vim ./hmy.cnf

编写如下内容：

[mysqld]
skip-name-resolve
character_set_server=utf8
datadir=/var/lib/mysql
server-id=1000

4）去DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：

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

docker run \
--name mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=zc20020106 \
-p 3306:3306 \
-v /tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf \
-v /tmp/mysql/data:/var/lib/mysql \
-d \
mysql:8.0.25

然后我们在其他电脑上连接数据库测试：

五. 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。

1.镜像结构

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。

我们以MySQL为例，来看看镜像的组成结构：

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。

2.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。

下面是Docker的一些常用指令：

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

六.构建Java项目

下面以一个案例来学习把java项目构建成一个docker镜像，并运行。

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：新建一个空文件夹docker-demo
步骤2：把资料中的docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录（资料已经上传到csdn上供免费下载了）
步骤3：拷贝资料中的jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录
步骤4：拷贝资料提供的Dockerfile到docker-demo这个目录
Dockerfile文件的具体内容为：

# 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 javaweb:1.0 .

最后访问 http://http://192.168.172.130/:8090/hello/count，其中的ip改成你的虚拟机ip。

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