Docker——入门

1.了解

1.1 认识容器

Docker是世界领先的软件容器,所以要想搞懂Docker的概念我们必须从容器开始说起。

先来看容器较为官方的解释:

一句话概括容器:容器就是将软件打包成标准化单元,以用于开发,交付和部署。

  • 容器镜像是轻量的,可执行的独立软件包,包含软件运行所需的所有内容:代码,运行时环境,系统工具,系统库和设置。

  • 容器化软件适用于基于Linux和Windows的应用,在任何环境中都能始终如一的运行。

  • 容器赋予软件独立性,使其免受外在环境差异(例如,开发和预演环境的差异)的影响,从而有助于减少团队间在相同基础措施上运行不同软件时的冲突。

再来看看容器较为通俗的解释:

如果需要通俗的描述容器的话,我觉得容器就是一个存放东西的地方,就像书包可以装各种文具一样。我们现在所说的容器存放的东西更偏向应用比如网站,程序甚至是系统环境。

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1.2 什么是Docker?

下面从四个点来说明Docker到底是个什么东西。

  • Docker是世界领先的软件容器平台。
  • Docker使用Google公司推出的Go语言进行开发实现,基于Linux内核提供的CGroup功能和name space来实现的,以及AUFS类的UnionFS等技术,对进程进行封装隔离,属于操作系统层面上的虚拟机技术。由于隔离的进程独立于宿主和其他隔离的进程,因此也称为容器。
  • Docker能够自动执行重复性的任务,例如搭建和配置开发环境,从而解放了开发人员以便他们专注在真正重要的事情上:构建杰出的软件。
  • 用户可以方便地创建和使用容器,把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理,复制,分享,修改,就像管理普通的代码一样。

1.3 Docker思想

  • 集装箱
  • 标准化:① 运输方式 ② 存储方式 ③ API 接口
  • 隔离

1.4 为什么使用Docker?

  • Docker的镜像提除内核外完整的运行时环境,确保了应用环境一致性,从而不会再出现“这段代码在我机器上没问题啊”这类问题;--一致的运行环境。
  • 可以做到秒级,甚至是毫秒级的启动时间。大大的节约了开发,测试,部署的时间。--更快的启动时间
  • 避免公有的服务器,资源会容器受到其他用户的影响。--隔离性
  • 善于处理集中爆发的服务器使用压力;--弹性伸缩,快速扩展
  • 可以很轻易到的将在一个平台运行的应用,迁移到另一个平台上,而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常执行的情况。--迁移方便
  • 使用Docker可以通过定制应用镜像来实现持续集成,持续交付,部署。--持续交付和部署

1.5 使用Docker的步骤

1.安装Docker

2.去Docker仓库找到这个软件对应的镜像

3.使用这个Docker运行这个镜像,这个镜像就会产生于一个容器

4.对容器的启动和停止就是对软件的启动和停止

2.Docker容器

2.1 特点

  • 轻量:在一台机器上运行的多个 Docker 容器可以共享这台机器的操作系统内核;它们能够迅速启动,只需占用很少的计算和内存资源。镜像是通过文件系统层进行构造的,并共享一些公共文件。这样就能尽量降低磁盘用量,并能更快地下载镜像。
  • 标准:Docker 容器基于开放式标准,能够在所有主流 Linux 版本、Microsoft Windows 以及包括 VM、裸机服务器和云在内的任何基础设施上运行。
  • 安全:Docker 赋予应用的隔离性不仅限于彼此隔离,还独立于底层的基础设施。Docker 默认提供最强的隔离,因此应用出现问题,也只是单个容器的问题,而不会波及到整台机器。

2.2 容器VS虚拟机

简单来说:容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配优势,但是功能有所不同。因为容器虚拟化的是操作系统,而不是硬件,因此容器更容易移植,效率也更高。

2.2.1 两者对比图

传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后,在其上运行一个完整的操作系统,在该系统上在运行所需要的应用进程;而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核,容器没有自己的内核,而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统的虚拟机更为轻便。

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2.2.2 容器与虚拟机VM总结

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  • 容器是一个应用层抽象,用于将代码和依赖资源打包在一起。多个容器可以在同一台机器上运行,共享操作系统内核,但各自作为独立的进程在用户空间中运行。与虚拟机相比,容器所占的空间较少,瞬间就能完成启动。
  • 虚拟机(VM)是一个物理硬件层抽象,用于将一台服务器变成多台服务器。管理程序允许多个VM在一台机器上运行。每个VM都包含一整套的操作系统,一个或多个应用,必要的二进制文件和库资源,因此,占用大量空间。而且VM启动十分缓慢。

虚拟机更擅长于彻底隔离整个运行环境。例如,云服务提供商通常采用虚拟机技术隔离不同的用户。而 Docker 通常用于隔离不同的应用 ,例如前端,后端以及数据库。

2.2.3 虚拟机和容器两者是可以共存的

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3.Docker基本概念

Docker 中有非常重要的三个基本概念,理解了这三个概念,就理解了 Docker 的整个生命周期。 

  • 镜像(Image)

  • 容器(Container)

  • 仓库(Repository)

3.1 镜像(Image):一个特殊的文件系统

操作系统分为内核和用户空间。对于 Linux 而言,内核启动后,会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像(Image),就相当于是一个 root 文件系统。

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。

Docker 设计时,就充分利用 Union FS的技术,将其设计为 分层存储的架构 。 镜像实际是由多层文件系统联合组成。镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。 比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。

3.2 容器(Container):镜像运行时的实体

镜像(Image)和容器(Container)的关系,就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 一样,镜像是静态的定义,容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等 。

容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间。前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。

容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据 ,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此, 使用数据卷后,容器可以随意删除、重新 run ,数据却不会丢失。

3.3 仓库(Repository):集中存放镜像文件的地方

镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主上运行,但是, 如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,Docker Registry 就是这样的服务。一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库(Repository);每个仓库可以包含多个标签(Tag);每个标签对应一个镜像。所以说:镜像仓库是 Docker 用来集中存放镜像文件的地方类似于我们之前常用的代码仓库。

通常,一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像,而标签就常用于对应该软件的各个版本 。我们可以通过<仓库名>:<标签>的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签,将以 latest 作为默认标签.。

这里补充一下 Docker Registry 公开服务和私有 Docker Registry 的概念:

Docker Registry 公开服务 是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry 服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像,并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。

最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub ,这也是默认的 Registry,并拥有大量的高质量的官方镜像,网址为:https://hub.docker.com/ 。官方是这样介绍 Docker Hub 的:Docker Hub 是 Docker 官方提供的一项服务,用于与您的团队查找和共享容器镜像。

比如我们想要搜索自己想要的镜像:

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在国内访问Docker Hub 可能会比较慢国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 时速云镜像库、网易云镜像服务、DaoCloud 镜像市场、阿里云镜像库等。

除了使用公开服务外,用户还可以在 本地搭建私有 Docker Registry 。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像,可以直接使用做为私有 Registry 服务。开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现,足以支持 docker 命令,不影响使用。但不包含图形界面,以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。

前面的三节内容和图片来自于:JavaGuide_Docker

4.安装Docker

4.1 Linux环境安装

安装虚拟机和设置虚拟机可以按照这个文件进行操作:实验报告-Linux环境搭建

4.2 安装Docker

步骤:

1. 检查内核版本,必须是3.10以及以上

uname -r

2. 安装docker,输入y确认安装

yum install docker

3.启动docker

systemctl start docker

4.开机启动docker

systemctl enable docler

5.停止docker

systemctl stop docker

5. 常用操作

5.1 镜像操作

操作 命令 说明
检索 docker search 关键字(eg:docker search mysqll) 我们经常去docker hub上检索镜像的详细信息,如镜像的TAG
拉取 docker pull 镜像名:tag :tag是可选的,tag表示标签,多为软件的版本,默认是latest
列表 docker images 查看
删除 docker rmi image-id 删除指定的本地镜像

5.2 容器操作

操作 命令 说明
运行

docker run --name container-name -d image-name 

eg: docker run --name Mysql 0d mysql

--name:自定义容器名

-d:后台运行

image-name:指定镜像模板

列表 docker ps(查看运行中的容器) -a:查看所有容器
停止 docker stop container-name/container-id 停止当前运行的容器
启动 docker start container-name/container-id 启动容器
删除 docker rm container-id 删除指定容器
端口映射

-p 8888:8080

eg:docker run  -p 8888:8080 --name mytomcat -d tomcat

-p:主机端口(映射到)容器内部的端口号
容器日志 docker logs container-name/container-id  

5.3 以mysql为例

这些操作是在关闭Linux的防火墙的前提下进行操作:

1.安装mysql

docker pull mysql:5.6

如果没指定版本,将会下载最新版本。最新的mysql8.0因为自身算法的问题,在Navicat进行连接的时候,会出现问题,所以在此指定版本。

2.启动容器,并指定端口映射

docker run -p 3306:3306 --name mysql01 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 -d mysql:5.6

3.Navicat连接:输入的是Linux虚拟机的IP地址加端口号

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连接成功:

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6.Build Ship and Run

如果你搜索 Docker 官网,会发现如下的字样:“Docker - Build, Ship, and Run Any App, Anywhere”。那么 Build, Ship, and Run 到底是在干什么呢?

  • Build(构建镜像):镜像就像是集装箱包括文件以及运行环境等等资源
  • Ship(运输镜像):主机和仓库间运输,这里的仓库就像是超级码头一样
  • Run(运行镜像):运行的镜像就是一个容器,容器就是运行程序的地方。

Docker运行过程也就是去仓库把镜像拉到本地,然后用一条命令把镜像运行起来变成容器。

 

查看镜像的具体操作可以看:JavaGuide-Docker

 

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