docker-学习-2

docker学习第二天

1.docker和虚拟机的区别

2.docker的底层隔离机制

2.1 Namespaces(命名空间)

2.1.1 什么是命名空间

简单来讲：命名空间就是在内存中存放数据的空间(存放变量，函数，库等)

就相当于一块地盘，梁山！梁山上的一草一木都是你命名的，这块地盘归你管理！

Namespaces是Linux内核的一个特性，它可以为进程提供一个隔离的环境，使得进程和其他进程运行在不同的“空间”中。Docker使用了以下几种namespaces来隔离容器的运行环境：

• **PID Namespace：**隔离进程ID，每个容器都有自己的进程ID空间。
• **NET Namespace：**隔离网络接口，每个容器都有自己的网络空间。
• **IPC Namespace：**隔离System V IPC和POSIX message queues，每个容器都有自己的IPC空间。
• **MNT Namespace：**隔离文件系统挂载点，每个容器都有自己的文件系统。
• **UTS Namespace：**隔离hostname和domainname，每个容器都有自己的hostname。
• **user Namespace: ** 用户命名空间。

我们每起一个容器就是在内存中开辟一块空间

同样的每一个容器也代表着一个进程

2.2 Cgroups

Cgroups（control groups）是Linux内核的一个特性，它可以限制、记录和隔离进程组所使用的物理资源，包括CPU、内存、磁盘I/O等。Docker使用cgroups来限制和控制容器对物理资源的使用。

2.3 Union file systems

Union file systems，或者叫unionfs，是一种文件系统服务，它可以将多个不同位置的目录合并到一个虚拟的文件系统中。Docker使用unionfs来支持镜像的层次结构，每一层都可以添加、修改或删除文件，而不影响其他层。

2.4 Container format

Docker使用自己的容器格式来打包和运行容器。这个格式定义了容器的内容和运行时的参数，包括容器使用的镜像、网络配置、环境变量等。

2.5 docker在底层如何做隔离的，如何进行资源限制的？

Namespaces和Cgroups联系起来进行隔离和资源限制

隔离 - Namespaces

Namespaces是Linux内核的一个特性，它可以为进程提供一个隔离的环境，使得进程和其他进程运行在不同的“空间”中。Docker使用了以下几种namespaces来隔离容器的运行环境：

• PID Namespace：隔离进程ID，每个容器都有自己的进程ID空间。–>进程命名空间
• NET Namespace：隔离网络接口，每个容器都有自己的网络空间。–>网络命名空间
• IPC Namespace：隔离System V IPC和POSIX message queues，每个容器都有自己的IPC空间。类似于管道的作用。
• MNT Namespace：隔离文件系统挂载点，每个容器都有自己的文件系统。
• UTS Namespace：隔离hostname和domainname，每个容器都有自己的hostname。和时间相关。
• user Namespace: 用户命名空间。

资源限制 - Cgroups

Cgroups（control groups）是Linux内核的一个特性，它可以限制、记录和隔离进程组所使用的物理资源，包括CPU、内存、磁盘I/O等。Docker使用cgroups来限制和控制容器对物理资源的使用。

例如，你可以设置一个容器只能使用1GB的内存和50%的CPU。当容器试图使用更多的资源时，cgroups会阻止它并可能杀死一些进程来保持资源使用在限制之内。

举个例子

悟空，八戒，嫦娥是不同的容器

图说明：不同的容器之间可以使用相同的命名空间

3. docker命令

3.1 启动MySQL 容量限制cpu使用率为50% 内存为2G，如何看是否启用了限制？

docker run -d --name sc-mysql-2 -p 3307:3306\
    --cpus=".5" \
    --memory="2g" \
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD='sc123456' \
    mysql:5.7.43

[root@docker-1 ~] docker stats
CONTAINER ID   NAME         CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O       BLOCK I/O         PIDS
168628a39c9b   sc-mysql-2   0.35%     205.2MiB / 2GiB       10.02%    656B / 0B     1.81MB / 583MB    27

该命令在Docker中启动了一个名为sc-mysql-2的MySQL容器实例，并设置了相关参数来控制资源和配置，具体的参数解释如下：

• docker run: Docker的命令，用于创建并启动一个新的容器。

• -d: 表示容器将在后台运行（detached mode），即容器启动后不会占用当前的命令行界面。

• --name sc-mysql-2: 设置容器的名称为sc-mysql-2，方便后续的管理操作，如停止和删除容器。

• -p 3307:3306: 端口映射参数。将容器内部的3306端口（MySQL默认端口）映射到宿主机的3307端口。这样，宿主机上的应用程序可以通过访问localhost:3307来与容器内的MySQL服务器通信。

• --cpus=".5": 限制容器的CPU使用率。在这里，设置为0.5意味着容器最多可以使用50%的CPU资源。如果是多核CPU，这表示容器可以使用半核的CPU时间。

• --memory="2g": 限制容器可以使用的最大内存量为2GB。如果容器试图使用超过这个限制的内存，可能会触发OOM（Out of Memory）管理机制，导致容器内的进程被终止。

• -e MYSQL_ROOT_PASSWORD='sc123456': 通过环境变量设置MySQL的root用户密码。MYSQL_ROOT_PASSWORD是MySQL容器初次启动时必须设置的环境变量，用于定义root用户的密码。在这个例子中，密码被设置为sc123456。

• mysql:5.7.43: 指定使用的Docker镜像，这里使用的是MySQL的官方Docker镜像，版本是5.7.43。

综上所述，这个命令将会在Docker中创建一个新的MySQL容器，该容器在后台运行，拥有2GB的内存限制和50%的CPU使用限制，其root用户的密码设置为sc123456。外部可以通过宿主机的3307端口与容器内的MySQL服务进行通信。

另一种方式

[root@docker-1 ~] docker run -d --name sc-mysql-3 -p 3308:3306 --cpu-shares 500 --cpus 2 --cpuset-cpus 0,1 -m 2000000000 --device-write-bps /dev/sda:20MB  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD='sc123456'     mysql:5.7.43
938d53c057a172472fdde927f25d89c709e467d19eceebe2923d31f2e2907627

这条命令在Docker中启动了一个名为sc-mysql-3的MySQL容器实例，并配置了多个资源限制参数和环境变量。以下是该命令各个参数的详细解释：

• docker run: Docker的命令，用于创建并启动一个新的容器实例。

• -d: 表示容器将在后台运行（detached mode），即容器启动后不会占用当前的命令行界面。

• --name sc-mysql-3: 指定了新容器的名称为sc-mysql-3。

• -p 3308:3306: 将容器内部的3306端口（MySQL默认端口）映射到宿主机的3308端口。这样，宿主机上的应用程序可以通过访问localhost:3308来与容器内的MySQL服务器通信。

• --cpu-shares 500: 设置容器的CPU共享权重为500。在同一宿主机上，CPU资源将按照容器的权重被分配，权重越高的容器在CPU资源紧张时获得的份额越多。

• --cpus 2: 限制容器可以使用的CPU核心数为2。这意味着容器可以使用两个CPU核心的全部性能。

• --cpuset-cpus 0,1: 绑定容器到特定的CPU核心，只允许容器在CPU 0和CPU 1上运行。

• -m 2000000000: 限制容器可以使用的内存为2GB。这里使用字节作为单位，2000000000字节等于大约2GB。

• --device-write-bps /dev/sda:20MB: 限制容器对/dev/sda设备（通常是宿主机的硬盘）的写速度为每秒20MB。这可以防止容器占用过多的磁盘I/O资源。

• -e MYSQL_ROOT_PASSWORD='sc123456': 通过环境变量设置MySQL的root用户密码。MYSQL_ROOT_PASSWORD是MySQL容器初次启动时必须设置的环境变量，用于定义root用户的密码。在这个例子中，密码被设置为sc123456。

• mysql:5.7.43: 指定使用的Docker镜像，这里使用的是MySQL的官方Docker镜像，版本是5.7.43。

综上所述，这个命令将会在Docker中创建一个新的MySQL容器，该容器在后台运行，配置了CPU和内存的资源限制，并将容器的MySQL服务端口映射到宿主机的3308端口上。同时，还限制了容器对宿主机硬盘的写速度。

[root@docker-1 ~] docker stats
CONTAINER ID   NAME         CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O       BLOCK I/O         PIDS
938d53c057a1   sc-mysql-3   0.03%     205.2MiB / 1.863GiB   10.76%    656B / 0B     2.88MB / 583MB    27

3.2 docker top

查看容器内部的进程

[root@docker-1 ~] docker top sc-mysql-3
UID                 PID                 PPID                C                   STIME               TTY                 TIME                CMD
polkitd             5529                5509                0                   18:10               ?                   00:00:00            mysqld
[root@docker-1 ~]# 

一般容器里边只跑一个进程

3.3 思考:如何限制容器使用网络带宽资源？

Docker本身并没有直接提供限制容器网络带宽的选项，但是可以通过一些间接的方式来实现。其中一种常见的方法是使用tc（Traffic Control）工具，它是Linux内核的一部分，可以用来控制网络带宽。

然而，tc命令需要在容器启动后执行，而不能直接在docker run命令中设置。因此，你可能需要创建一个脚本来启动容器并设置网络带宽限制。

以下是一个简单的示例，首先启动容器，然后使用tc命令限制容器的出口带宽为1mbit/s：

# 启动容器
docker run -d --name sc-mysql-3 -p 3308:3306 --cpu-shares 500 --cpus 2 --cpuset-cpus 0,1 -m 2000000000 --device-write-bps /dev/sda:20MB  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD='sc123456' mysql:5.7.43

# 获取容器的网络设备名
CONTAINER_PID=$(docker inspect -f '{{.State.Pid}}' sc-mysql-3)
NETWORK_INTERFACE=$(nsenter -t $CONTAINER_PID -n ip link | grep eth0 | awk '{print $2}' | tr -d ":")

# 限制容器的出口带宽为1mbit/s
tc qdisc add dev $NETWORK_INTERFACE root tbf rate 1mbit burst 32kbit latency 400ms

这个脚本首先启动了一个名为sc-mysql-3的MySQL容器，然后获取了容器的网络设备名，最后使用tc命令限制了容器的出口带宽为1mbit/s。

需要注意的是，这只是一个基本的示例，实际使用时可能需要根据你的具体需求进行调整。另外，tc命令的使用可能需要一定的网络知识，如果你不熟悉这个工具，可能需要花一些时间来学习。

3.4 细讲一下docker run

docker run的流程

1. 检查启动容器使用的镜像是否存在，如果不存在就先去pull镜像到本机，如果存在就创建容器
   docker pull 去拉mysql:5.7.43

2. docker create ------>创建容器

3. docker start ------>启动容器

# 删除镜像
[root@localhost ~] docker rmi busybox
Untagged: busybox:latest
Untagged: busybox@sha256:5acba83a746c7608ed544dc1533b87c737a0b0fb730301639a0179f9344b1678
Deleted: sha256:beae173ccac6ad749f76713cf4440fe3d21d1043fe616dfbe30775815d1d0f6a
Deleted: sha256:01fd6df81c8ec7dd24bbbd72342671f41813f992999a3471b9d9cbc44ad88374

↑ 如果正在使用，就先停止那个容器，然后rm删除容器，再rmi删除镜像

所以说，不需要 pull 创建之类的
↓
直接 用run

3.5 docker rm

rm 是删容器的

3.6 docker rmi

rmi是删除镜像

一般是停止运行之后，先通过rm删除容器，然后通过rmi删除镜像

3.7 docker rm和rmi的区别

docker rm 和 docker rmi 是Docker命令行工具中的两个不同命令，分别用于删除容器和镜像。

docker rm

docker rm 命令用于删除一个或多个容器。当一个容器不再需要时，你可以使用此命令来清除它。需要注意的是，只有停止状态的容器才可以被删除。如果要删除正在运行的容器，需要先停止容器（使用docker stop命令），或者在使用docker rm命令时加上-f（–force）参数来强制删除。

基本使用格式如下：

docker rm [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

例如，删除名为my_container的容器：

docker rm my_container

如果想要强制删除一个正在运行的容器，可以使用：

docker rm -f my_container

docker rmi

docker rmi 命令用于删除一个或多个Docker镜像。当你不再需要某个镜像，或者需要清理磁盘空间时，你可以使用这个命令。在删除镜像之前，需要确保没有任何容器（无论是运行中的还是已停止的）正在使用这个镜像。

基本使用格式如下：

docker rmi [OPTIONS] IMAGE [IMAGE...]

例如，删除名为mysql的镜像：

docker rmi mysql

如果一个镜像有多个标签，你可能需要删除所有相关的标签才能完全删除该镜像。

需要注意的是，如果其它镜像依赖于要删除的镜像的层，那么这些层不会被删除。只有当没有任何镜像使用这些层时，这些层才会从Docker主机上删除。

无论是使用docker rm还是docker rmi，都应谨慎操作，确保不会误删正在使用或需要保留的容器或镜像。

4. 一些小知识点

4.1 kernel的作用

Linux内核的作用是提供系统的核心功能，包括：

• **进程管理：**调度进程、管理进程生命周期和状态。
• **内存管理：**分配和回收内存、虚拟内存和交换空间的管理。
• **文件系统：**管理数据存储、文件的创建、删除、读取和写入。
• **设备驱动：**提供与硬件设备通信的接口和控制。
• **网络功能：**实现网络协议栈，处理网络通信。
• **安全：**提供用户权限控制、访问权限和安全机制。
• **系统调用和接口：**提供用户空间程序与内核交互的接口。

4.2 假如我们不使用容器进程，我们想限制一个Linux操作系统里的进程使用多少cpu和多少内存？

使用cgroups技术去控制

https://pythonjishu.com/emkqvgkuoaalfkc/

操作系统内核里有个软件： LXC linux container技术
docker只是调用了LXC的库，实现了容器的应用

4.3 docker容器的三种状态

Docker容器的状态通常是通过docker ps或docker inspect命令查看的，并且确实有几种主要状态，包括"Up"、“Exited"和"Created”。下面是对这三种状态的详细解释：

1. Up（运行中）：当容器正在运行时，使用docker ps命令查看容器列表，会显示容器的状态为"Up"。这表示容器内的应用程序正在活动运行。"Up"状态后通常会跟随容器已运行的时间，例如"Up 2 hours"表示容器已经运行了两小时。

2. Exited（已停止）：当容器内的主进程已经终止时，容器的状态就变为"Exited"。这意味着容器已经停止运行，不再执行任何操作。"Exited"状态后通常会跟随一个退出代码，表示容器终止时的状态，例如"Exited (0) 5 minutes ago"表示容器在5分钟前正常退出，退出代码为0。

3. Created（已创建）：当使用docker create命令创建一个容器但尚未启动它时，容器的状态是"Created"。这意味着容器的配置已经完成，包括文件系统的初始化，但是容器内的应用程序还没有开始运行。"Created"状态的容器需要通过docker start命令来启动。

这些状态帮助用户了解容器的生命周期和当前运行情况。使用docker ps -a命令会列出所有容器，包括未运行的容器，而使用docker ps命令默认只列出处于"Up"状态的运行中容器。

4.4 小结一下

docker run = docker pull+ docker create + docker start

docker rmi

docker top 查看容器里运行的进程，单进程思想，一个容器只跑一个进程

docker stats 查看运行的状态

docker network 查看容器里的网络