Docker

1 概述

• Go语言编写的开源的应用容器引擎，是容器技术的代表；可移植；采用沙箱机制-线程资源隔离；将应用及依赖打包到该容器中，便可发布到任何Linux服务器上，可实现虚拟化

• 口号1：build创建，ship运输，run运行；口号2：build once,run anywhere创建一次，到处运行

• 类比解释：

  • Docker容器为口袋；放入文件并系封口袋（只读）的过程为创建镜像build

  • 仓库docker hub，用于存放各式各样的口袋；口袋的复制并获取自用，为镜像运输ship；源口袋中的文件统称镜像文件，复制出的口袋成为容器；一个镜像可复制任意个容器

  • 解开口袋（可写）并运行里面的软件文件，为run

  • 整个过程谁都可操作，可移植，不必关心底层实现；Docker将任何应用程序及其依赖打包成轻量级、可移植、自给自足的标准化容器Container（集装箱）

  • 快：运行时性能极大提升，管理操作（启动，停止，开始，重启等）常达到秒或毫秒级

  • 成本低：占用硬件资源少

  • 资源隔离，安全性高：利用Llinux kernel的资源分配机制CGroup和核心命名空间namespace技术进行资源隔离，容器中的环境和主机运行环境互不干扰，容器崩溃不影响主机

  • 版本控制：Docker通过镜像文件进行分发，每个镜像文件可标注自己的tag来辨别版本

  • 环境统一：统一各种运行时环境、运行时库、各种构建工具、软件版本等

  • 获取便利：镜像仓库包含众多镜像文件，拉取方便（不过国内一般不连接docker hub镜像源）

• 对比虚拟机：

  • 服务器演变过程：

  • 物理机时代：部署慢，每台服务器都要安装操作系统，配置应用所需环境；资源浪费，硬件利用率低；物理服务器成本高，价格贵；扩展和迁移笨拙，需重新复刻整套环境

    • 虚拟机时代：解决物理机服务器的缺点；但每个VM都需要安装操作系统

    • 容器时代：解决虚拟机服务器的缺点

  特性	虚拟机	容器
  隔离级别	操作系统级别	进程级别
  隔离策略	Hypervisor	CGroups
  系统资源	5-15%	0-5%
  启动时间	分钟级	秒级
  镜像存储	GB-TB	KB-MB
  集群规模；	上百	上万
  高可用策略	备份、容灾、迁移	弹性、负载、动态

  • 容器是应用层抽象，用于将代码和依赖资源打包为一体；多个容器可运行在一个机器上，共享操作系统内核，而又在各自独立的进程中运行

  • VM是物理硬件层抽象，用于将一台服务器变成多态服务器；管理程序运行多个VM在一台机器上，每个VM都包含整套操作系统和应用

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2 安装

• 构成：

  • 镜像image：模板；以该模板创建N个容器服务，来提供服务；如tomcat镜像 ==》 run ==》 tomcat1-N个容器

  • 容器container：容器技术运行和管理由镜像创建的N个容器，包括容器的启动，停止，删除等

  • 仓库repository：存放镜像

• 环境：Linux服务器并且能连接和登录；命令cat /etc/os-release可以查看环境信息和配置

• 安装文档参考：在Linux服务器上跟着官网文档：Docker Documentation | Docker Documentation步骤及其命令操作

  • 卸载旧版本 ==》 选择合适的安装方式 ==》 设置镜像仓库（最好选用国内的镜像仓库） ==》 下载Docker引擎（推荐ce社区版；可选择指定版本进行安装或更行） ==》 启动Docker（docker version检查是否安装成功；run运行hello-world镜像） ==》 查看镜像 ==》 卸载

  • 可选：阿里云镜像加速：登录阿里云网站，找到镜像加速器，根据文档配置使用

• 可视化工具：portainer、Rancher

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3 原理与使用

• run运行镜像：Docker在本机寻找镜像，无则从设置的镜像仓库pull；pull失败则报错，成功则启动运行

• Docker：传统CS（Client-Server）结构系统，基于Socket从客户端访问服务器

• Docker镜像加载原理：镜像由联合文件系统UnionFS组成；RootFS信息可看到所有的层（在pull时显示的进度，每一行就是在pull一层，显示Already exists的说明已经存在，可以公用）

• Docker命令：命令帮助文档参考官方：https://docs.docker.com/engine/reference；强迫自己查看英文文档！！！列举几个重要命令：

  • 镜像命令：参考：https://docs.docker.com/engine/reference/images

    • docker image --help

    • docker images：查看本地存在的镜像，包括：REPOSITORY镜像的仓库源，TAG镜像标签，IMAGE ID镜像ID，CREATED创建时间，SIZE大小；命令可选项：-a查看所有，-q只显示IMAGE ID

    • docker search 镜像名：搜索仓库中的镜像，如docker search mysql；可选项：--filter按照条件搜索

    • docker pull 镜像名:[TAG]：下载镜像；可选项：tag指定下载版本（官网可查的支持的版本），否则默认latest最新版；下载采用分层下载（查询到存在的层，因为公用而不必重复下载），联合文件系统

    • docker rmi []：通过镜像名或ID删除镜像，指定列表批量删除；-f强制删除

  • 容器命令：

    • docker run --help：--name容器名，-d后台方式运行（启动后如果没有前台进程，docker认为没有服务，ps查看到此容器已关闭），-it交互方式运行（可进入容器内查看可操作即前台进程），-p对外暴露指定端口如3305:3306即容器中MySQL的3306映射到本地的3305；-e环境配置如配置MySQL启动密码；其他

    • docker run 镜像名：创建并启动容器；如docker run -it mysql /bin/bash，创建容器并启动后进入容器的bin目录；exit停止容器并退出；快捷键ctrl+p+q仅退出容器

    • docker ps：在运行的容器列表；-a列出所有容器，-n=?最近创建的容器，-q只显示容器编号

    • docker rm 容器ID：删除未运行的容器；docker rm -f $(docker ps -aq)强制删除所有查询到的容器

    • docker start/restart/stop/kill 容器ID：启停

    • docker exec -it 容器ID：进入在运行的容器，开启了新的终端，所以可进行操作；docker attach 容器ID：进入容器但还是原来的终端

  • 其他：

    • docker logs [--help]：

    • docker top 容器ID：容器内进程信息

    • docker inspect 容器ID：容器元数据详细信息；包括RootFS信息

    • 其他常用操作命令，如docker cp复制

    • docker commit：提交容器使之成为一个新个副本；docker commit -m="提交的描述信息" -a="作者" 容器ID 目标镜像名: [TAG]

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4 容器数据卷

• 应用和环境被打包成镜像，而如果数据也存在于容器中，删除容器时数据丢失；所以数据需要持久化，容器之间需要有数据共享技术，将容器中产生的数据，同步到本地，即卷技术，目录的挂载，将容器内目录挂载到Linux上指定路径下，建立映射关系；数据会双向绑定，即使容器停止，挂载卷中修改后，将容器启动也会查看到数据变化；所以各种操作如配置文件，都可以在本地修改而不必进入容器

• 数据券容器：将挂载卷设置到另一个容器上，实现这两个容器的数据共享/备份

• 命令方式挂载：docker run -it --name 卷名 -v 主机目录:容器内目录；ocker inspect 容器ID命令的Mounts信息下可看到挂载信息如挂载目录；可再接:ro设置只读，:rw读写权限

• 匿名挂载：省略主机目录的指定；指定了目录则为具名挂载；所有匿名挂载的卷都可在/var/lib/docker/volumes下可查看

• docker volume ls：查看所有卷；docker volume inspect 卷名

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5 DockerFile

• DockerFile：用来构建docker镜像的构建文件，如生成自定义镜像并进行卷挂载，是一组命令脚本；一条命令对应镜像的一层

• 构建步骤：

  • 编写文件：使用Dockerfile命令；

    • FROM 基础镜像名（DockerHub中常见镜像，使用的基础进项一般都是FROM scratch）

    • MAINTAINER：作者

    • RUN：镜像构建时需要运行的命令

    • ADD：需要添加的资源，如Tomcat（提供压缩包，会自动解压）

    • WORKDIR：镜像的工作目录

    • VOLUME：挂载目录

    • EXPORS：暴露端口

    • CMD：容器启动时需要运行的命令；多个CMD只有最后一个生效

    • ENTRYPOINT：容器启动时需要运行的命令；多个命令则命令追加，如先写了ls -a命令，再写一个l，最终命令为ls -al

    • ONBUILD：

    • COPY：类似ADD，将文件复制到镜像中

    • ENV：设置环境变量

      # 改版centos镜像，官方centos镜像构建文件可百度
      FROM centos
      MAINTAINER userName
      ENV MYPATH /usr/local
      WORKDIR $MYPATH
      RUN yum -y install vim
      RUN yum -y install net-tools
      EXPOSE 80
      CMD echo $MYPATH    # 打印信息
      CMD echo "===end==="
      CMD /bin/bash
      ​
      # 自定义tomcat镜像
      ...
      ADD jdk-....x64.tar.gz /usr/local # 需要依赖jdk
      ADD apache-tomcat-9.tar.gz /usr/local # 需要依赖tomcat
      ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk...
      ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib...
      ...

  • buildg构建使之成为镜像（之前传统方式是提供项目的jar/war包，而通过Docker部署则是提供构建的镜像）：在文件所在目录下执行：docker -f 构建文件名 -t 镜像名:TAG .；可以使用官方默认命名文件名Dockerfile，以自动找到构建文件

  • run运行镜像：

  • push发布镜像到仓库：

  • docker history 镜像ID：查看镜像的生成过程

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6 Docker网络

• 容器内与外的通信机制；安装了docker的服务器，默认成为docker0

• ip addr：查看所有网关；docker exec -it 容器名 ip addr：查看docker为容器分配的网关IP地址；ping该IP可联通

• ......

7 Docker Compose

• 容器编排：批量处理容器，轻松、高效的定义、运行和管理容器

• 下载安装compose，参考官网

• 编写docker-compose.yaml文件：

  version:  # 与docker对应的版本
  services: # 应用服务列表及其配置，如web,mysql,redis...；具体有的配置参考官网
      web: .
          build:
          ports:
              - "3306":33060"
          volumes:
              - .:/code
              - logloume01:/var/log
          links:
              - redis
      redis:
          image: redis
  # 其他配置，如挂载卷，网络，全局规则
  volumes:
  networks:
  configs:

• 在yaml文件目录下构建和运行与停止所有服务：docker-compose up/down .

8 Docker Swarm

• 集群方式部署