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Docker知识点

参考文献:
Docker 入门教程
Docker —— 从入门到实践
【狂神说Java】Docker最新超详细版教程通俗易懂

为什么要用Docker

Docker解决的问题是将软件连带其环境一起安装。

虚拟机与容器

虚拟机

虚拟机(virtual machine)就是带环境安装的一种解决方案。它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统,比如在 Windows 系统里面运行 Linux 系统。应用程序对此毫无感知,因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样,而对于底层系统来说,虚拟机就是一个普通文件,不需要了就删掉,对其他部分毫无影响。
虽然用户可以通过虚拟机还原软件的原始环境。但是,这个方案有几个缺点。
(1)资源占用多
虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候,其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序,真正使用的内存只有 1MB,虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。
(2)冗余步骤多
虚拟机是完整的操作系统,一些系统级别的操作步骤,往往无法跳过,比如用户登录。
(3)启动慢
启动操作系统需要多久,启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟,应用程序才能真正运行。

Linux容器

由于虚拟机存在这些缺点,Linux 发展出了另一种虚拟化技术:Linux 容器(Linux Containers,缩写为 LXC)。
Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统,而是对进程进行隔离。或者说,在正常进程的外面套了一个保护层。对于容器里面的进程来说,它接触到的各种资源都是虚拟的,从而实现与底层系统的隔离。
由于容器是进程级别的,相比虚拟机有很多优势。
(1)启动快
容器里面的应用,直接就是底层系统的一个进程,而不是虚拟机内部的进程。所以,启动容器相当于启动本机的一个进程,而不是启动一个操作系统,速度就快很多。
(2)资源占用少
容器只占用需要的资源,不占用那些没有用到的资源;虚拟机由于是完整的操作系统,不可避免要占用所有资源。另外,多个容器可以共享资源,虚拟机都是独享资源。
(3)体积小
容器只要包含用到的组件即可,而虚拟机是整个操作系统的打包,所以容器文件比虚拟机文件要小很多。
总之,容器有点像轻量级的虚拟机,能够提供虚拟化的环境,但是成本开销小得多。

Docker

Docker 属于 Linux 容器的一种封装,提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。
Docker 将应用程序与该程序的依赖,打包在一个文件里面。运行这个文件,就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行,就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker,就不用担心环境问题。
总体来说,Docker 的接口相当简单,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。

什么是Docker

安装Docker

首先安装一下Docker,然后实操起来看看什么是Docker。
参考官方教程,在这里该教程
以ubuntu为例:
(1)卸载旧版本

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sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

(2)安装依赖包
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sudo apt-get update
sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg lsb-release

(3)添加官方的key
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curl -fsSLhttps://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor-o/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

(4)配置仓库
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echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu  $(lsb_release -cs) stable"| sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list >/dev/null

注意这个地方是特用于ubuntu的。如果是基于ubuntu的再次发行版,比如Linux Mint,需要将自动探测版本那块的代码改成确定的ubuntu的版本,否则会报找不到包的错误。
比如改成:
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echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu  bionic stable"| sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list >/dev/null

(5)安装Docker Engine
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sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

安装完成后,使用下面命令验证是否安装成功:

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docker version

配置权限

Docker 是服务器——客户端架构。命令行运行docker命令的时候,需要本机有 Docker 服务。如果这项服务没有启动,可以用下面其中一个命令启动:

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sudo service docker start

sudo systemctl start docker

Docker 需要用户具有 sudo 权限,为了避免每次命令都输入sudo,可以把用户加入 Docker 用户组:

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sudo usermod -aG docker $USER

添加后需要重新启动系统。

镜像文件

Docker 把应用程序及其依赖,打包在 image 镜像文件里面。只有通过这个文件,才能生成 Docker 容器。image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件,可以生成多个同时运行的容器实例。
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。
image 是二进制文件。实际开发中,一个 image 文件往往通过继承另一个 image 文件,加上一些个性化设置而生成。举例来说,你可以在 Ubuntu 的 image 基础上,往里面加入 Apache 服务器,形成你的 image。

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# 列出本机的所有 image 文件。
$ docker image ls
# 删除 image 文件
$ docker image rm [imageName]

image 文件是通用的,一台机器的 image 文件拷贝到另一台机器,照样可以使用。一般来说,为了节省时间,我们应该尽量使用别人制作好的 image 文件,而不是自己制作。即使要定制,也应该基于别人的 image 文件进行加工,而不是从零开始制作。

仓库

为了方便共享,image 文件制作完成后,可以上传到网上的仓库,用于集中的存储、分发镜像,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。
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。
仓库名经常以 两段式路径 形式出现,比如 jwilder/nginx-proxy,前者往往意味着 Docker Registry 多用户环境下的用户名,后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对,取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。
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。
如果在使用过程中发现拉取 Docker 镜像十分缓慢,可以配置 Docker国内镜像加速
从docker官方拉取hello-world镜像:

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docker pull hello-world

容器文件

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。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。

启动容器有两种方式,一种是基于镜像新建一个容器并启动,另外一个是将在终止状态(stopped)的容器重新启动。
因为 Docker 的容器实在太轻量级了,很多时候用户都是随时删除和新创建容器。

生成容器:

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docker run IMAGE

run命令是新建容器,每运行一次,就会新建一个容器。同样的命令运行两次,就会生成两个一模一样的容器文件。
当利用 docker run 来创建容器时,Docker 在后台运行的标准操作包括:

- 检查本地是否存在指定的镜像,不存在就从公有仓库下载
- 利用镜像创建并启动一个容器
- 分配一个文件系统,并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层
- 从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去
- 从地址池配置一个 ip 地址给容器
- 执行用户指定的应用程序
- 执行完毕后容器被终止

如果希望重复使用容器,就要使用start命令,它用来启动已经生成、已经停止运行的容器文件:

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docker start IMAGE

image 文件生成的容器实例,本身也是一个文件,称为容器文件。也就是说,一旦容器生成,就会同时存在两个文件: image 文件和容器文件。而且关闭容器并不会删除容器文件,只是容器停止运行而已。
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# 列出本机正在运行的容器
$ docker container ls
# 列出本机所有容器,包括终止运行的容器
$ docker container ls --all

终止运行的容器文件,依然会占据硬盘空间,可以使用以下命令删除。

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$ docker rm [containerID]

镜像相关命令

列出镜像:docker images,REPOSITORY/TAG指明了一个具体镜像
查看镜像详细信息:docker inspect
删除镜像:docker rmi 镜像名或ID,如果是镜像名,可能只删除了某个tag,如果是ID,则将这个镜像完全删除。

搜索镜像:docker search,也可以通过官网搜索,在https://hub.docker.com/search
拉取镜像:docker pull,可以修改/etc/default/docker文件,添加镜像源。
推送镜像:docker push

构建镜像的作用:
(1)保存对容器的修改,并再次使用;
(2)自定义镜像的能力;
(3)以软件的形式打包并分发服务及其运行环境
构建镜像的方式:
(1)通过容器构建:docker commit
(2)通过Dockerfile文件构建:docker build

Dockerfile指令格式:INSTRUCTION argument。常用指令的有趣解释如下:
dockerfile

FROM <image>FROM <image>:<tag>
MAINTAINER <name>指定镜像的作者信息,包含镜像的所有者和联系信息
RUN <command>RUN ["executable", "param1", "param2"]指定当前构建过程中运行的命令,前者是shell模式,后者是exec模式。
EXPOSE <port> [<port>…] 指定运行该镜像的容器使用的端口
CMD command param1 param2CMD ["executable", "param1", "param2"]CMD ["param1", "param2"] 指定容器运行时的默认行为,即如果docker run时指定了命令,它会将这里的命令覆盖。第一种是shell模式,第二种是exec模式,第三种是作为EXTRYPOINT指令的默认参数。
ENTRYPOINT command param1 param2ENTRYPOINT ["exectable", "param1", "param2"] 与CMD指令类似,但ENTRYPOINT指令不会被docker run中的命令所覆盖,只能使用docker run --entrypoint来覆盖。
ADD <src> … <dst>ADD ["<src>"… "<dst>"] 复制文件,且ADD包含类似tar的解压功能,来源路径是构建路径中的相对路径,目标路径必须是镜像中的绝对路径,后者适用于文件路径中有空格的情况
COPY <src> … <dst>COPY ["<src>"… "<dst>"] 单纯复制文件推荐使用COPY指令
WORKDIR /path/to/workdir 指定工作目录,一般为绝对路径,若为相对路径,则路径会传递。
ENV <key> <value>ENV <key>=<value> 指定环境变量,构建过程中或容器运行中都有效
USER user 指定镜像以什么用户运行,若不指定,则默认使用root运行。
ONBUILD [INSTRUCTION] 为镜像添加触发器,当该镜像被其他镜像作为基础镜像时运行

Dockerfile构建过程(docker build会删除中间的容器,但不会删除中间的镜像,所以可以利用中间层镜像进行调试):
(1)从基础镜像运行一个容器;
(2)执行一条指令,对容器做出修改;
(3)执行类似docker commit的操作,提交一个新的镜像层;
(4)再基于刚提交的镜像运行一个新容器;
(5)指定Dockerfile中的下一条指令,直至所有指令执行完毕。

docker history 查看镜像构建过程。

容器相关命令

启动容器:docker run IMAGE [command] [args]
启动交互式容器: docker run -i -t IMAGE [command] [args] (-i —interactive -t —tty),比如:

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docker run -it ubuntu /bin/bash

退出容器就是exit

自定义容器名:加上--name选项
查看容器:
(1)docker ps [-a] [-l] (列出当前正在运行的容器,加上-a就是列出所有)
(2)docker inspect NameOfContainer查看容器的元数据,包括主机配置、ip地址等。
重新启动已经停止的容器:docker start [-i] NameOfContainer
删除已经停止的容器:docker rm (加上-f可以强制删除正在运行的容器)

守护式容器:(1)能够长期运行;(2)没有交互式会话;(3)适合运行应用程序和服务
启动守护式容器的两种方式:
(1)将容器以交互式方式启动后,Ctrl+P Ctrl+Q即可进入守护模式,然后附加到正在运行的容器:docker attach
(2)docker run -d
查看容器中的日志:docker logs [-f] [-t] [--tail] NameOfContainer (-f —follow -t —timestamps)
查看容器中的进程:docker top
在运行中的容器内启动新进程:decker exec [-d] [-i] [-t] 容器名 [COMMAND] [args],比如进入这个容器:

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docker exec -it ubuntu /bin/bash

停止守护式容器:
docker stop 发送一个停止信号,等待停止;
docker kill 直接杀死容器

设置容器的端口映射:
docker run [-P] [-p]
-P —publish-all=true | false,为容器暴露的所有端口进行映射
-p 指定特定的端口,可以单独指定容器端口、宿主机端口和容器端口、ip地址+容器端口、ip地址+宿主机端口和容器端口

对于端口映射这块,额外补充个知识点。因为我主机是Windows系统,然后通过Virtualbox虚拟了一个Linux Mint系统,而docker是放在Linux虚拟机中的,所以需要外面的Windows系统能访问到Linux系统,此时可以通过在Virtualbox中设置端口转发,来建立两者之间的联系,这样就是涉及了三个端口,一个是主机windows的端口,一个是linux的端口,一个是docker容器的端口,三者之间要建立好映射。
一篇很好的教程见:
VirtualBox主机和虚拟机互相通信

-v 主机目录:容器内目录:容器数据卷,实现容器数据的持久化和同步。

docker port 查看容器到宿主机的端口映射
docker cp 拷贝容器内的文件到主机

常用命令图谱:
cmd

Docker Compose

Compose 项目是 Docker 官方的开源项目,负责实现对 Docker 容器集群的快速编排。
在日常工作中,经常会碰到需要多个容器相互配合来完成某项任务的情况。例如要实现一个 Web 项目,除了 Web 服务容器本身,往往还需要再加上后端的数据库服务容器,甚至还包括负载均衡容器等。
Compose 恰好满足了这样的需求。它允许用户通过一个单独的docker-compose.yml模板文件(YAML 格式)来定义一组相关联的应用容器为一个项目(project)。
Compose 中有两个重要的概念:
(1)服务 (service):一个应用的容器,实际上可以包括若干运行相同镜像的容器实例。
(2)项目 (project):由一组关联的应用容器组成的一个完整业务单元,在 docker-compose.yml 文件中定义。
Compose 的默认管理对象是项目,通过子命令对项目中的一组容器进行便捷地生命周期管理。

安装

(1)下载安装包

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sudo curl -L"https://github.com/docker/compose/releases/download/1.29.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)"-o/usr/local/bin/docker-compose

(2)对二进制包添加权限
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sudo ln -s/usr/local/bin/docker-compose /usr/bin/docker-compose

测试是否安装成功:
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docker-compose --version