Docker——入门实战

时间  2019-12-07 标签 docker 入门 实战

I. Docker

简介

Docker是一种新兴的虚拟化技术，可以必定程度上的代替传统虚拟机。不过，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具备众多的优点。我也将Docker类比于Python虚拟环境，能够有效的配置各个版本的开发环境，好比深度学习与Java环境。html

其余的Docker简介也不须要过多介绍，能够参考很流行的《Docker — 从入门到实践》。关于博客，文末列出了最近在掘金上看到的一些入门类型文章。前端

优点

本人主要想用来配置开发环境，因为实验室机器系统环境版本等冲突的问题。nginx

先用一张Docker — 从入门到实践里的图总体感觉一下其独特的优点：git

对比传统虚拟机

因为本人才疏学浅，这里便再节选一些原文中话具体描述Docker强大所在。我的感受在入门完Docker再回头从新认识一下下面所述的五个优点相关解释，会对Docker的认识有更深的理解。web

  • 更高效的利用系统资源：因为容器不须要进行硬件虚拟以及运行完整操做系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高。不管是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。所以，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，每每能够运行更多数量的应用。
  • 更快速的启动时间：传统的虚拟机技术启动应用服务每每须要数分钟，而Docker 容器应用，因为直接运行于宿主内核，无需启动完整的操做系统，所以能够作到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。
  • 一致的运行环境：开发过程当中一个常见的问题是环境一致性问题。因为开发环境、测试环境、生产环境不一
    致，致使有些bug 并未在开发过程当中被发现。而Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现「这段代码在我机器上没问题啊」这类问题。
  • 持续交付和部署：Docker是build once，run everywhere. 使用Docker 能够经过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员能够经过Dockerfile 来进行镜像构建，并结合持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试，而运维人员则能够直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。
  • 更轻松的迁移：Docker 使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得很是简单。此外，Docker 团队同各个开源项目团队一块儿维护了一大批高质量的官方镜像，既能够直接在生产环境使用，又能够做为基础进一步定制，大大的下降了应用服务的镜像制做成本。使用Dockerfile 使镜像构建透明化，不只仅开发团队能够理解应用运行环境，也方便运维团队理解应用运行所需条件，帮助更好的生产环境中部署该镜像。

II. Docker中基本概念

镜像(Image)

镜像，从认识上简单的来讲，就是面向对象中的类，至关于一个模板。从本质上来讲，镜像至关于一个文件系统。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，其内容在构建以后也不会被改变。docker

容器(Container)

容器，从认识上来讲，就是类建立的实例，就是依据镜像这个模板建立出来的实体。容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不一样，容器进程运行于属于本身的独立的命名空间。所以容器能够拥有本身的root 文件系统、本身的网络配置、本身的进程空间，甚至本身的用户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做同样。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。json

仓库(Repository)

仓库，从认识上来讲，就好像软件包上传下载站，有各类软件的不一样版本被上传供用户下载。镜像构建完成后，能够很容易的在当前宿主机上运行，可是，若是须要在其它服务器上使用这个镜像，咱们就须要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务。ubuntu

Docker版本

Docker 划分为CE 和EE。CE 即社区版（免费，支持周期三个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用。Docker在1.13 版本以后，从2017年的3月1日开始，版本命名规则变为以下：vim

项目 说明
版本格式 YY.MM
Stable版本 每一个季度发行
Edge版本 每月发型

Docker CE 每个月发布一个Edge 版本(17.03, 17.04, 17.05…)，每三个月发布一个Stable 版本(17.03, 17.06, 17.09…)，Docker EE 和Stable 版本号保持一致，但每一个版本提供一年维护。segmentfault

分层存储

由于镜像包含操做系统完整的root 文件系统，其体积每每是庞大的，所以在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。因此严格来讲，镜像并不是是像一个ISO 那样的打包文件，镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并不是由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，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本身这一层。好比，删除前一层文件的操做，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，可是实际上该文件会一直跟随镜像。所以，在构建镜像的时候，须要额外当心，每一层尽可能只包含该层须要添加的东西，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。甚至能够用以前构建好的镜像做为基础层，而后进一步添加新的层，以定制本身所需的内容，构建新的镜像。

III. 安装Docker

Win10

下载：https://docs.docker.com/docker-for-windows/install/

Docker支持64 位版本的Windows 10 Pro，且必须开启Hyper-V。开启方式为：打开“控制面板”->“程序”-> “启动或关闭Windows功能”，找到Hyper-V并勾选，肯定重启电脑。

开启Hyper-V

安装下载好的Docker for Windows Installer.exe，以下：

安装完毕

鉴于国内网络问题，后续拉取Docker镜像十分缓慢，须要配置国内镜像加速，在系统右下角托盘Docker 图标内右键菜单选择Settings，打开配置窗口后左侧导航菜单选择Daemon，在Registry mirrors 一栏中填写加速器地址
https://registry.docker-cn.com ，以后点击Apply保存后Docker就会重启并应用配置的镜像地址了。

配置镜像加速

Ubuntu16.04+

在Ubuntu系统中安装较为简单，官方提供了脚本供咱们进行安装。

sudo apt install curl
curl -fsSL get.docker.com -o get-docker.sh
sudo sh get-docker.sh --mirror Aliyun

执行这个命令后，脚本就会自动的将一切准备工做作好，而且把Docker CE 的Edge版本安装在系统中。

启动Docker CE

sudo systemctl enable docker
sudo systemctl start docker

创建docker 用户组

默认状况下，docker 命令会使用Unix socket 与Docker 引擎通信。而只有root 用户和docker 组的用户才能够访问Docker 引擎的Unix socket。出于安全考虑，通常Ubuntu系统上不会直接使用root 用户。所以，更好地作法是将须要使用docker 的用户加入docker用户组。

# 创建docker组
sudo groupadd docker
# 将当前用户加入docker组
sudo usermod -aG docker $USER

注销当前用户，从新登陆Ubuntu，输入docker info，此时能够直接出现信息。

docker info

配置国内镜像加速

在/etc/docker/daemon.json 中写入以下内容（若是文件不存在请新建该文件）

{
    "registry-mirrors": [ "https://registry.docker-cn.com" ] }

从新启动服务

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

IV. Docker的C/S模式

Docker 采用了C/S 架构，包括客户端和服务端。Docker 守护进程（Daemon）做为服务端
接受来自客户端的请求，并处理这些请求（建立、运行、分发容器）。

Docker基本架构

Docker 守护进程通常在宿主主机后台运行，等待接收来自客户端的消息；Docker 客户端则为用户提供一系列可执行命令，用户用这些命令实现跟Docker 守护进程交互。咱们以前在Win10的命令行中即是最主要的客户端：

Docker也为咱们提供了Remote API来操做Docker的守护进程，也意味着咱们能够经过本身的程序来控制Docker的运行。客户端和服务端既能够运行在一个机器上，也可经过socket 或者RESTful API 来进行通讯：

至于Docker的客户端与守护进程之间的通讯，其链接方式为socket链接。主要有三种socket链接方式：

  • unix:///var/run/docker.sock
  • tcp://host:port
  • fd://socketfd

完整的Docker的C/S链接方式的本质能够通常表示为以下：

V. 使用Docker

容器的基操

  • 启动一次操做容器：docker run IMAGE_NAME [COMMAND] [ARG…]

    例如，启动一个容器输出hello world。因为刚装上Docker，没有任何镜像，因此会先下载一个最新的ubuntu18.04的docker镜像。一次操做容器在处理完操做后会当即关闭容器。

    docker run ubuntu echo 'hello world'

    启动一次操做容器

  • 启动交互式容器：docker run -t -i –name=自定义名称 IMAGE_NAME /bin/bash

    -i –interactive=true | false，默认是false

    -t –tty=true | false，默认是false

    –name 给启动的容器自定义名称，方便后续的容器选择操做

    启动交互式的容器，就是相似虚拟机、云主机的操做方式，操做完一个命令后仍然能够继续：

    docker run -i -t ubuntu /bin/bash

    启动交互式容器

  • 查看容器：docker ps [-a] [-l]

    省略 列出正在运行的容器

    -a all 列出全部容器

    -l latest 列出最近的容器

    查看全部容器

  • 查看指定容器：docker inspect name | id

    name指代具体的容器名称，id则是容器的惟一id标识。inspect命令能够详细的展现出容器的具体信息。

    docker inspect haha

    查看指定容器

  • 从新启动中止的容器：docker start [-i] 容器名

    实际使用时，不必每次都从新启动一个新的容器，咱们能够从新启动以前建立的容器，现实状况也须要咱们这样使用。

    docker start -i haha

    重启中止的容器

  • 删除中止的容器：docker rm name | id

    docker rm thirsty_kepler
docker rm upbeat_albattani

    删除中止的容器

守护式容器

交互式容器在运行完命令退出后即中止，而实际中咱们经常须要可以长时间运行，即便退出也能后台运行的容器，而守护式容器具有这一功能。守护式容器具备：

  1. 可以长期运行；
  2. 没有交互式会话；
  3. 适合于运行应用程序和服务。

以守护形式运行容器

咱们执行完须要的操做退出容器时，不要使用exit退出，能够利用Ctrl+P Ctrl+Q代替，以守护式形式推出容器。

守护形式运行容器

附加到运行中的容器

退出正在运行的容器，想要再次进入，须要使用attach命令：docker attach name | id

docker attach haha

启动守护式容器

启动守护式容器，能够在后台为咱们执行操做：docker run -d IMAGE_NAME [COMMAND] [ARG…]

当命令在后台执行完毕，容器仍是会关闭。这里防止容器马上退出，写一个脚本循环输出“hello world”。

docker run --name hiahia -d ubuntu /bin/sh -c "while true; do echo hello world; sleep 1; done"

启动守护式容器

查看容器日志

当守护式容器在后台运行时，咱们能够利用docker的日志命令查看其输出：docker logs [-f] [-t] [–tail] IMAGE_NAME

-f –follows=true | false，默认是false，显示更新

-t –timestamps=true | false，默认是false，显示时间戳

–tail=“all” | 行数，显示最新行数的日志

查看容器日志

查看容器内进程

对运行的容器查看其进程：docker top IMAGE_NAME

查看容器内进程

运行中容器启动新进程

Docker的理念是一个容器运行一个服务，可是每每须要对一个服务进行监控，因此也须要在已经运行服务的容器启动新的进程：docker exec [-d] [-i] [-t] IMAGE_NAME [COMMAND] [ARG…]

docker exec -i -t hiahia /bin/bash

启动新进程

中止守护式容器

发送信号中止容器：docker stop 容器名

强制中止：docker kill 容器名

VI. 案例：在容器中部署静态网站

容器的端口映射

命令：run [-P] [-p]

-P，–publish-all=true | false，大写的P表示为容器暴露的全部端口进行映射；

-p，–publish=[]，小写的p表示为容器指定的端口进行映射，有四种形式：

  • containerPort：只指定容器的端口，宿主机端口随机映射；
  • hostPort:containerPort：同时指定容器与宿主机端口一一映射；
  • ip::containerPort：指定ip和容器的端口；
  • ip:hostPort:containerPort：指定ip、宿主机端口以及容器端口。

例如：

docker run -p 80 -i -t ubuntu /bin/bash
docker run -p 8080:80 -i -t ubuntu /bin/bash
docker run -p 0.0.0.0::80 -i -t ubuntu /bin/bash
docker run -p 0.0.0.0:8080:80 -i -t ubuntu /bin/bash

容器中部署Nginx服务

准备环境：

# 1. 建立映射80端口的交互式容器
docker run -p 80 --name web -i -t ubuntu /bin/bash
# 2. 更新源
apt-get update
# 3. 安装Nginx
apt-get install -y nginx
# 4. 安装Vim
apt-get install -y vim

建立静态页面：

mkdir -p /var/www/html
cd /var/www/html
vim index.html

index.html

修改Nginx配置文件:

# 查看Nginx安装位置
whereis nginx
# 修改配置文件
vim /etc/nginx/sites-enabled/default

修改Nginx配置文件

运行Nginx:

# 启动nginx
nginx
# 查看进程
ps -ef

运行Nginx

验证网站访问：

# 退出容器
Ctrl+P Ctrl+Q
# 查看容器进程
docker top web
# 查看容器端口映射状况
docker port web

查看进程和端口

经过宿主机地址加映射端口访问：

访问网站

VII. 镜像基操

查看删除镜像

  • 列出镜像：docker images [OPTIONS] [REPOSITORY]

    -a，–all=false，显示全部镜像

    -f，–filter=[]，显示时过滤条件

    –no-trunc=false，指定不使用截断的形式显示数据

    -q，–quiet=false，只显示镜像的惟一id

    查看镜像

  • 查看镜像：docker inspect [OPTIONS] CONTAINER|IMAGE [CONTAINER|IMAGE]

    -f，–format=“”

    查看镜像

  • 删除镜像：docker rmi [OPTIONS] IMAGE [IMAGE]

    -f，–force=false，强制删除镜像

    –no-prune=false，保留未打标签的父镜像

  • 虚悬镜像：既没有仓库名，也没有标签，均为\

获取推送镜像

  • 查找镜像：docker search [OPTIONS] TEAM

    –automated=false，仅显示自动化构建的镜像

    –no-trunc=false，不以截断的方式输出

    –filter，添加过滤条件

    查找ubuntu镜像

  • 拉取镜像：docker pull [OPTIONS] NAME [:TAG]

    -a，–all-tags=false，下载全部的镜像（包含全部TAG）

    拉取镜像

  • 推送镜像：docker push NAME [:TAG]

    Docker容许上传咱们本身构建的镜像，须要注册DockerHub的帐户。也能够上传到阿里云，地址：https://cr.console.aliyun.com/#/namespace/index

构建镜像

构建Docker镜像，能够保存对容器的修改，而且再次使用。构建镜像提供了自定义镜像的能力，以软件的形式打包并分发服务及其运行环境。Docker中提供了两种方式来构建镜像：

  • 经过容器构建：docker commit
  • 经过Dockerfile：docker build

使用commit命令构建镜像

命令：docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

参数：-a，–author=“”，指定镜像的做者信息

​ -m，–message=“”，提交信息

​ -p，–pause=true，commit时是否暂停容器

commit命令构建镜像

使用Dockerfile文件构建镜像

Docker容许咱们利用一个相似配置文件的形式来进行构建自定义镜像，在文件中能够指定原始的镜像，自定义镜像的维护人信息，对原始镜像采起的操做以及暴露的端口等信息。好比：

# Sample Dockerfile
FROM ubuntu:16.04
MAINTAINER wgp "Kingdompin@163.com"
RUN apt-get update
RUN apt-get install -y nginx
EXPOSE 80

命令：docker build [OPTIONS] DockerFile_PATH | URL | -

参数：–force-rm=false

​ –no-cache=false

​ –pull=false

​ -q，quite=false，构建时不输出信息

​ –rm=true

​ -t，tag=“”，指定输出的镜像名称信息

Dockerfile文件构建镜像

VIII. 镜像迁移

咱们制做好的镜像，通常会迁移或分享给其余须要的人。Docker提供了几种将咱们的镜像迁移、分享给其余人的方式。推荐镜像迁移应该直接使用Docker Registry，不管是直接使用Docker Hub仍是使用内网私有Registry均可以。使用镜像频率不高，镜像数量很少的状况下，咱们能够选择如下两种方式。

上传Docker Hub

首先，须要在Docker Hub上申请注册一个账号（人机验证时须要科学上网）。而后咱们须要建立仓库，指定仓库名称。

新建仓库

在终端中登陆你的Docker Hub帐户，输入docker login，输入用户名密码便可登陆成功。

登陆docker帐户

查看须要上传的镜像，并将选择的镜像打上标签，标签名需和Docker Hub上新建的仓库名称一致，不然上传失败。给镜像打标签的命令以下。

docker tag <existing-image> <hub-user>/<repo-name>[:<tag>]

其中existing-image表明本地待上传的镜像名加tag，后面<hub-user>/<repo-name>[:<tag>]则是为上传更改的标签名，tag不指定则为latest。

打上标签

能够看到，咱们从新为ubuntu:16.04的镜像打上标签，观察IMAGE ID可知，同一镜像能够拥有不一样的标签名。接下来，咱们利用push命令直接上传镜像。

docker push <hub-user>/<repo-name>:<tag>

如图，咱们已经上传成功。因为以前介绍的分层存储系统，咱们这里是直接对已有的ubuntu镜像进行上传，只是从新打了标签，因此真正上传的只是变化的部分。

上传成功

Hub查看

导出文件互传

Docker 还提供了 docker load 和 docker save 命令，用以将镜像保存为一个tar文件。好比此次咱们将ubuntu:latest这个镜像保存为tar文件。

docker save

查看本地磁盘，便可看见名为ubuntu18.04的tar包。咱们能够将其拷贝给其余PC，利用load命令从新导入。

从新导入镜像

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