Docker初識到使用

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目錄

博主介紹

1、初識docker

1.1、什么是docker

微服務雖然具備各種各樣的優勢，但服務的拆分通用給部署帶來了很大的麻煩。

分布式系統中，依賴的組件非常多，不同組件之間部署時往往會產生一些沖突。

在數百上千臺服務中重復部署，環境不一定一致，會遇到各種問題。

1.1.1、應用部署的環境問題

大型項目組件較多，運行環境也較為復雜，部署時會碰到一些問題：

依賴關系復雜，容易出現兼容性問題

開發、測試、生產環境有差異。

例如一個項目中，部署時需要依賴于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等，這些服務部署時所需要的函數庫、依賴項各不相同，甚至會有沖突。給部署帶來了極大的困難。

1.1.2、Docker解決依賴兼容問題

而Docker確巧妙的解決了這些問題，Docker是如何實現的呢？

Docker為了解決依賴的兼容問題的，采用了兩個手段：

將應用的Libs（函數庫）、Deps（依賴）、配置與應用一起打包。

將每個應用放到一個隔離容器去運行，避免互相干擾。

這樣打包好的應用包中，既包含應用本身，也保護應用所需要的Libs、Deps，無需再操作系統上安裝這些，自然就不存在不同應用之間的兼容問題了。

雖然解決了不同應用的兼容問題，但是開發、測試等環境會存在差異，操作系統版本也會有差異，怎么解決這些問題呢？

1.1.3、Docker解決操作系統環境差異

要解決不同操作系統環境差異問題，必須先了解操作系統結構。以一個Ubuntu操作系統為例，結構如下：

結構包括：

**計算機硬件：**例如CPU、內存、磁盤等。

**系統內核：**所有Linux發行版的內核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。內核可以與計算機硬件交互，對外提供內核指令，用于操作計算機硬件。

**系統應用：**操作系統本身提供的應用、函數庫。這些函數庫是對內核指令的封裝，使用更加方便。

應用于計算機交互的流程如下：

應用調用操作系統應用（函數庫），實現各種功能。

系統函數庫是對內核指令集的封裝，會調用內核指令。

內核指令操作計算機硬件。

Ubuntu和CentOS、SpringBoot都是基于Linux內核，無非是系統應用不同，提供的函數庫有差異。

此時，如果將一個Ubuntu版本的MySQL應用安裝到CentOS系統，MySQL在調用Ubuntu函數庫時，會發現找不到或者不匹配，就會報錯了。

Docker如何解決不同系統環境的問題？

Docker將用戶程序與所需要調用的系統(比如Ubuntu)函數庫一起打包。

Docker運行到不同操作系統時，直接基于打包的函數庫，借助于操作系統的Linux內核來運行。

1.1.4、個人總結

Docker如何解決大型項目依賴關系復雜，不同組件依賴的兼容性問題？

Docker允許開發中將應用、依賴、函數庫、配置一起打包，形成可移植鏡像。

Docker應用運行在容器中，使用沙箱機制，相互隔離。

Docker如何解決開發、測試、生產環境有差異的問題？

Docker鏡像中包含完整運行環境，包括系統函數庫，僅依賴系統的Linux內核，因此可以在任意Linux操作系統上運行。

Docker是一個快速交付應用、運行應用的技術，具備下列優勢：

可以將程序及其依賴、運行環境一起打包為一個鏡像，可以遷移到任意Linux操作系統。

運行時利用沙箱機制形成隔離容器，各個應用互不干擾。

啟動、移除都可以通過一行命令完成，方便快捷。

1.2、Docker和虛擬機的區別

Docker可以讓一個應用在任何操作系統中非常方便的運行。而以前我們接觸的虛擬機，也能在一個操作系統中，運行另外一個操作系統，保護系統中的任何應用。

兩者有什么差異呢？

虛擬機（virtual machine）是在操作系統中模擬硬件設備，然后運行另一個操作系統，比如在 Windows 系統里面運行 Ubuntu 系統，這樣就可以運行任意的Ubuntu應用了。

Docker僅僅是封裝函數庫，并沒有模擬完整的操作系統

對比來看：

個人總結：

Docker和虛擬機的差異：

docker是一個系統進程；虛擬機是在操作系統中的操作系統。

docker體積小、啟動速度快、性能好；虛擬機體積大、啟動速度慢、性能一般。

1.3、Docker架構

1.3.1、鏡像和容器

Docker中有幾個重要的概念：

鏡像（Image）：Docker將應用程序及其所需的依賴、函數庫、環境、配置等文件打包在一起，稱為鏡像。

容器（Container）：鏡像中的應用程序運行后形成的進程就是容器，只是Docker會給容器進程做隔離，對外不可見。

一切應用最終都是代碼組成，都是硬盤中的一個個的字節形成的文件。只有運行時，才會加載到內存，形成進程。

而鏡像，就是把一個應用在硬盤上的文件、及其運行環境、部分系統函數庫文件一起打包形成的文件包。這個文件包是只讀的。

容器呢，就是將這些文件中編寫的程序、函數加載到內存中允許，形成進程，只不過要隔離起來。因此一個鏡像可以啟動多次，形成多個容器進程。

1.3.2、DockerHub

開源應用程序非常多，打包這些應用往往是重復的勞動。為了避免這些重復勞動，人們就會將自己打包的應用鏡像，例如Redis、MySQL鏡像放到網絡上，共享使用，就像GitHub的代碼共享一樣。

DockerHub：DockerHub是一個官方的Docker鏡像的托管平臺。這樣的平臺稱為Docker Registry。

國內也有類似于DockerHub 的公開服務。

我們一方面可以將自己的鏡像共享到DockerHub，另一方面也可以從DockerHub拉取鏡像

1.3.3、Docker架構

我們要使用Docker來操作鏡像、容器，就必須要安裝Docker。

Docker是一個CS架構的程序，由兩部分組成：

服務端(server)：Docker守護進程，負責處理Docker指令，管理鏡像、容器等。

客戶端(client)：通過命令或RestAPI向Docker服務端發送指令。可以在本地或遠程向服務端發送指令。

1.3.4、個人建議

鏡像：

將應用程序及其依賴、環境、配置打包在一起。

容器：

鏡像運行起來就是容器，一個鏡像可以運行多個容器。

Docker結構：

服務端：接收命令或遠程請求，操作鏡像或容器。

客戶端：發送命令或者請求到Docker服務端。

DockerHub：

一個鏡像托管的服務器，類似的還有阿里云鏡像服務，統稱為DockerRegistry。

1.4、安裝Docker

企業部署一般都是采用Linux操作系統，而其中又數CentOS發行版占比最多，因此我們在CentOS下安裝Docker，下篇文章細講。

2、Docker的基本操作

2.1、鏡像操作

2.1.1、鏡像名稱

首先來看下鏡像的名稱組成：

鏡名稱一般分兩部分組成：[repository]:[tag]。

在沒有指定tag時，默認是latest，代表最新版本的鏡像。

舉個例子：mysql:5.7

這里的mysql就是repository，5.7就是tag，合一起就是鏡像名稱，代表5.7版本的MySQL鏡像。

2.1.2、鏡像命令

常見的鏡像操作命令如圖：

2.1.3、拉取、查看鏡像

從DockerHub中拉取一個nginx鏡像并查看

1、首先去鏡像倉庫搜索nginx鏡像，比如DockerHub：

2、根據查看到的鏡像名稱，拉取自己需要的鏡像，通過命令：docker pull nginx。

3、通過命令：docker images 查看拉取到的鏡像。

2.1.4、保存、導入鏡像

利用docker save將nginx鏡像導出磁盤，然后再通過load加載回來。

1、利用docker xx --help命令查看docker save和docker load的語法。

例如，查看save命令用法，可以輸入命令：

docker save --help

運行結果：

命令格式：

docker save -o [保存的目標文件名稱] [鏡像名稱]

2、使用docker save導出鏡像到磁盤

運行命令：

docker save -o nginx.tar nginx:latest

運行結果：

3、使用docker load加載鏡像

先刪除本地的nginx鏡像：

docker rmi nginx:latest

然后運行命令，加載本地文件：

docker load -i nginx.tar

然后查看鏡像：

docker images

2.2、容器操作

2.2.1、容器相關命令

容器操作的命令如圖：

容器保護三個狀態：

**運行：**進程正常運行。

**暫停：**進程暫停，CPU不再運行，并不釋放內存。

**停止：**進程終止，回收進程占用的內存、CPU等資源。

其中：

docker run：創建并運行一個容器，處于運行狀態。

docker pause：讓一個運行的容器暫停。

docker unpause：讓一個容器從暫停狀態恢復運行。

docker stop：停止一個運行的容器。

docker start：讓一個停止的容器再次運行。

docker rm：刪除一個容器。

2.2.2、創建并運行一個容器

創建并運行nginx容器的命令：

docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx

命令解讀：

docker run ：創建并運行一個容器。

–name : 給容器起一個名字，比如叫做mn。

-p：將宿主機端口與容器端口映射，冒號左側是宿主機端口，右側是容器端口。

-d：后臺運行容器。

nginx：鏡像名稱，例如nginx。

這里的-p參數，是將容器端口映射到宿主機端口。

默認情況下，容器是隔離環境，我們直接訪問宿主機的80端口，肯定訪問不到容器中的nginx。

現在，將容器的80與宿主機的80關聯起來，當我們訪問宿主機的80端口時，就會被映射到容器的80，這樣就能訪問到nginx了。

2.2.3、進入容器，修改文件

需求：進入Nginx容器，修改HTML文件內容，添加“hello nginx”

提示：進入容器要用到docker exec命令。

步驟：

1、進入容器。進入我們剛剛創建的nginx容器的命令為：

docker exec -it mn bash

命令解讀：

docker exec ：進入容器內部，執行一個命令。

-it： 給當前進入的容器創建一個標準輸入、輸出終端，允許我們與容器交互。

mn：要進入的容器的名稱。

bash：進入容器后執行的命令，bash是一個linux終端交互命令。

2、進入nginx的HTML所在目錄 /usr/share/nginx/html

容器內部會模擬一個獨立的Linux文件系統，看起來如同一個linux服務器一樣。

nginx的環境、配置、運行文件全部都在這個文件系統中，包括我們要修改的html文件。

查看DockerHub網站中的nginx頁面，可以知道nginx的html目錄位置在/usr/share/nginx/html我們執行命令，進入該目錄：

cd /usr/share/nginx/html

查看目錄下文件：

3、修改index.html的內容

容器內沒有vi命令，無法直接修改，我們用下面的命令來修改：

sed -i -e 's#Welcome to nginx#hello nginx#g' -e 's###g' index.html

在瀏覽器訪問自己的虛擬機地址：http://192.168.100.130 即可看到結果。

2.2.4、個人建議

docker run命令的常見參數有哪些？

–name：指定容器名稱。

-p：指定端口映射。

-d：讓容器后臺運行。

查看容器日志的命令：

docker logs。

添加 -f 參數可以持續查看日志。

查看容器狀態：

docker ps。

docker ps -a 查看所有容器，包括已經停止的。

2.3、數據卷（容器數據管理）

在之前的nginx案例中，修改nginx的html頁面時，需要進入nginx內部。并且因為沒有編輯器，修改文件也很麻煩。

這就是因為容器與數據（容器內文件）耦合帶來的后果。

要解決這個問題，必須將數據與容器解耦，這就要用到數據卷了。

2.3.1、什么是數據卷

**數據卷（volume）**是一個虛擬目錄，指向宿主機文件系統中的某個目錄。

一旦完成數據卷掛載，對容器的一切操作都會作用在數據卷對應的宿主機目錄了。

這樣，我們操作宿主機的/var/lib/docker/volumes/html目錄，就等于操作容器內的/usr/share/nginx/html目錄了

2.3.2、數據集操作命令

數據卷操作的基本語法如下：

docker volume [COMMAND]

docker volume命令是數據卷操作，根據命令后跟隨的command來確定下一步的操作：

create 創建一個volume。

inspect 顯示一個或多個volume的信息。

ls 列出所有的volume。

prune 刪除未使用的volume。

rm 刪除一個或多個指定的volume。

2.3.3、創建和查看數據卷

創建一個數據卷，并查看數據卷在宿主機的目錄位置

① 創建數據卷

docker volume create html

② 查看所有數據

docker volume ls

③ 查看數據卷詳細信息卷

docker volume inspect html

個人建議：

數據卷的作用：

將容器與數據分離，解耦合，方便操作容器內數據，保證數據安全。

數據卷操作：

docker volume create：創建數據卷。

docker volume ls：查看所有數據卷。

docker volume inspect：查看數據卷詳細信息，包括關聯的宿主機目錄位置。

docker volume rm：刪除指定數據卷。

docker volume prune：刪除所有未使用的數據卷。

2.3.4、掛載數據卷

我們在創建容器時，可以通過 -v 參數來掛載一個數據卷到某個容器內目錄，命令格式如下：

docker run \ --name mn \ -v html:/root/html \ -p 8080:80 nginx \

這里的-v就是掛載數據卷的命令：

-v html:/root/htm ：把html數據卷掛載到容器內的/root/html這個目錄中

2.3.5、給nginx掛載數據卷

創建一個nginx容器，修改容器內的html目錄內的index.html內容。

運行容器時使用 -v 參數掛載數據卷。

步驟：

① 創建容器并掛載數據卷到容器內的HTML目錄

docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

② 進入html數據卷所在位置，并修改HTML內容

# 查看html數據卷的位置 docker volume inspect html # 進入該目錄 cd /var/lib/docker/volumes/html/_data # 修改文件 vi index.html

2.3.6、給MySQL掛載本地目錄

容器不僅僅可以掛載數據卷，也可以直接掛載到宿主機目錄上。關聯關系如下：

帶數據卷模式：宿主機目錄 --> 數據卷 —> 容器內目錄。

直接掛載模式：宿主機目錄 —> 容器內目錄。

語法：

目錄掛載與數據卷掛載的語法是類似的：

-v [宿主機目錄]:[容器內目錄]

-v [宿主機文件]:[容器內文件]

創建并運行一個MySQL容器，將宿主機目錄直接掛載到容器

2.3.7、個人建議

docker run的命令中通過 -v 參數掛載文件或目錄到容器中：

-v volume名稱:容器內目錄。

-v 宿主機文件:容器內文。

-v 宿主機目錄:容器內目錄。

數據卷掛載與目錄直接掛載的：

數據卷掛載耦合度低，由docker來管理目錄，但是目錄較深，不好找。

目錄掛載耦合度高，需要我們自己管理目錄，不過目錄容易尋找查看。

3、Dockerfile自定義鏡像

常見的鏡像在DockerHub就能找到，但是我們自己寫的項目就必須自己構建鏡像了。

而要自定義鏡像，就必須先了解鏡像的結構才行。

3.1、鏡像結構

鏡像是將應用程序及其需要的系統函數庫、環境、配置、依賴打包而成。

簡單來說，鏡像就是在系統函數庫、運行環境基礎上，添加應用程序文件、配置文件、依賴文件等組合，然后編寫好啟動腳本打包在一起形成的文件。

我們要構建鏡像，其實就是實現上述打包的過程。

3.2、Dockerfile語法

構建自定義的鏡像時，并不需要一個個文件去拷貝，打包。

我們只需要告訴Docker，我們的鏡像的組成，需要哪些BaseImage、需要拷貝什么文件、需要安裝什么依賴、啟動腳本是什么，將來Docker會幫助我們構建鏡像。

而描述上述信息的文件就是Dockerfile文件。

Dockerfile就是一個文本文件，其中包含一個個的指令(Instruction)，用指令來說明要執行什么操作來構建鏡像。每一個指令都會形成一層Layer。

更新詳細語法說明，請參考官網文檔

3.3、構建Java項目

需求：基于Ubuntu鏡像構建一個新鏡像，運行一個java項目。

步驟1：新建一個空文件夾docker-demo。

步驟2：準備一個docker-demo.jar文件到docker-demo這個目錄。

步驟3：提前下載jdk8.tar.gz文件到docker-demo這個目錄。

步驟4：新建一個Dockerfile到docker-demo這個目錄。

Dockerfile其中的內容如下：

# 指定基礎鏡像 FROM ubuntu:16.04 # 配置環境變量，JDK的安裝目錄 ENV JAVA_DIR=/usr/local # 拷貝jdk和java項目的包 COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/ COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar # 安裝JDK RUN cd $JAVA_DIR \ && tar -xf ./jdk8.tar.gz \ && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8 # 配置環境變量 ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8 ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin # 暴露端口 EXPOSE 8090 # 入口，java項目的啟動命令 ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

步驟5：進入docker-demo

將準備好的docker-demo上傳到虛擬機任意目錄，然后進入docker-demo目錄下

步驟6：運行命令：

docker build -t javaweb:1.0 .

訪問：虛擬機IP:8090

3.3.2、基于java8構建Java項目

雖然我們可以基于Ubuntu基礎鏡像，添加任意自己需要的安裝包，構建鏡像，但是卻比較麻煩。所以大多數情況下，我們都可以在一些安裝了部分軟件的基礎鏡像上做改造。

例如，構建java項目的鏡像，可以在已經準備了JDK的基礎鏡像基礎上構建。

基于java:8-alpine鏡像，將一個Java項目構建為鏡像

實現思路如下：

① 新建一個空的目錄，然后在目錄中新建一個文件，命名為Dockerfile。

② 準備docker-demo.jar到這個目錄中。

③ 編寫Dockerfile文件：。

a ）基于java:8-alpine作為基礎鏡像。

b ）將app.jar拷貝到鏡像中。

c ）暴露端口。

d ）編寫入口ENTRYPOINT。

內容如下：

FROM java:8-alpine COPY ./app.jar /tmp/app.jar EXPOSE 8090 ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

④ 使用docker build命令構建鏡像。

⑤ 使用docker run創建容器并運行。

3.4、個人建議

小結：

Dockerfile的本質是一個文件，通過指令描述鏡像的構建過程。

Dockerfile的第一行必須是FROM，從一個基礎鏡像來構建。

基礎鏡像可以是基本操作系統，如Ubuntu。也可以是其他人制作好的鏡像，例如：java:8-alpine。

4、Docker-Compose

Docker Compose可以基于Compose文件幫我們快速的部署分布式應用，而無需手動一個個創建和運行容器！

4.1、初識DockerCompose

Compose文件是一個文本文件，通過指令定義集群中的每個容器如何運行。格式如下：

version: "3.8" services: mysql: image: mysql:5.7.25 environment: MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123 volumes: - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql" - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf" web: build: . ports: - "8090:8090"

上面的Compose文件就描述一個項目，其中包含兩個容器：

mysql：一個基于mysql:5.7.25鏡像構建的容器，并且掛載了兩個目錄。

web：一個基于docker build臨時構建的鏡像容器，映射端口時8090。

DockerCompose的詳細語法參考官網

其實DockerCompose文件可以看做是將多個docker run命令寫到一個文件，只是語法稍有差異。

4.2.安裝DockerCompose

下篇文章細講。

5.Docker鏡像倉庫

5.1.、搭建私有鏡像倉庫

5.2、推送、拉取鏡像

推送鏡像到私有鏡像服務必須先tag，步驟如下：

① 重新tag本地鏡像，名稱前綴為私有倉庫的地址：192.168.150.101:8080/

docker tag nginx:latest 192.168.150.101:8080/nginx:1.0

② 推送鏡像

docker push 192.168.150.101:8080/nginx:1.0

③ 拉取鏡像

docker pull 192.168.150.101:8080/nginx:1.0

Docker Linux

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