【Docker】Docker介绍-基础篇

一、Docker解决了什么问题

1、存在的问题

• 开发环境和生产环境存在差异性，相同的代码部署到不同环境，经常因为各种原因不能正常运行
• 代码可运行环境的配置复杂，耗时耗力，如果能”一次配置/构建，到处正常运行“就好了
• 不同业务代码包对环境和配置的要求会有冲突，使得在同一个物理环境中彼此不能共存，可是我们就是希望他们共存

2、解决方式
如果打包的时候，可以把开发时的环境和配置一起打包进来，并且保持彼此相互独立（隔离）、互不影响，就可以很好地解决这些问题。集装箱好像就有这样的特性，所以，Docker，一群码头工人来帮助解决这个问题了。

二、Docker是什么

1、前提须知
虚拟化技术：让一台物理机，拥有多个操作系统的技术。具体实现虚拟化技术的解决方案有虚拟机和容器化技术。

• 虚拟机：模拟完整的一套操作系统，包括内核+完整库+应用，它占用资源比较多，存在很多冗余的内容，使得运行起来很慢，尤其是PC性能不好的时候
• 容器化技术：仅模拟部分操作系统，包括必须库（部分库）+应用，占用资源少，体积小
  

虚拟机为什么要比容器化技术运行起来慢?
虚拟机是在操作系统上又加了一个操作系统，所以启动加载很慢，而docker通过docker引擎直接在现有操作系统上操作

2、Docker的概念
Docker是一项使用go语言实现的容器化技术。它可以将代码+环境+配置（即除内核以外应用所有需要的环境+应用本身）打包成一个”集装箱“，实现应用程序”一次打包，到处运行“。

3、使用Docker带来了哪些优势（除了解决问题）

• 可以实现应用的快速交付
• 便利升级和扩展（一个镜像一步到位升级，然后可以将镜像快速复制到不同的服务器上）
• 可以充分压榨一台服务器的计算能力

4、Docker的架构图

• docker cli + docker server + docker DB（一种CS架构）

• cli通过命令来操控docker守护进程，实现对容器的管理
  

• 名词解释

  • 镜像：创建容器的模板，类比java中的类，类比“程序”
  • 容器：镜像的一个实例，类比java中的对象，类比“进程”，进程可以启动、停止、删除
  • 仓库：存放镜像的数据库
    

5、docker运行流程图

远程库指docker hub（https://hub.docker.com/），相当于docker的一个镜像商店

三、Docker安装使用

官网：https://www.docker.com/
文档：https://docs.docker.com/

1、安装（基于centos）
1）如果之前安装过，需要先卸载掉之前的旧版本

sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engine

2）如果没有，首先需要建立docker仓库

sudo yum install -y yum-utils
sudo yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

3）安装docker引擎

sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

4）启动docker引擎

sudo systemctl start docker

5）验证安装成功

 sudo docker version //查看docker版本
 sudo docker run hello-world

四、Docker常用命令

1.帮助命令

• 查看版本docker version
  

• 查看容器详细信息docker info
  比docker version显示的信息更多

• 查看帮助docker --help

命令的帮助文档： https://docs.docker.com/reference/

docker 具体命令 --help

2.镜像命令

1）查看本地镜像

• docker images
  • -a 所有
  • -q 只列出镜像id
    
  • –digests显示摘要信息，验证一致性完整性的hashcode – –no-trunc显示完整信息

2）从docker hub上搜索镜像

• docker search 镜像名
  • -s 数字 点赞数大于数字的
  • –automated 只列自动构建类型的
    
    

3）从hub下载镜像，就是从hub上将镜像拉取到本地库

• docker pull 镜像名[:tag]
  不写tag表示下载最新版本
  
  分层下载
  

4） 删除镜像

• docker rmi 镜像id/镜像名[:tag] [镜像id/镜像名[:tag]]可同时删除多个
  • 版本不写默认最新
  • -f强行删除
  • tag为latest表示最新版本
  • 删除全部时docker rmi -f $(docker images -qa)
    

5） 查看镜像变更历史

• docker history 镜像名
  

3.容器命令

1） 新建并启动容器

• docker run [参数] 镜像名/镜像id
  

  • -i：交互式模式运行容器，常与t同时用

  • -t：为容器重新分配一个伪终端，常与i连用

  • –name 名字：为容器指定一个名字
    

  • -d：后台运行容器并饭后容器id，即启动守护式模式运行

    • docker容器后台运行，就必须有一个前台进程，否则就会自动退出，除了一直挂起的命令（top、tail）

  • -P：随机一个端口号

  • -p：指定一个端口号

    • ip：主机端口：容器端口
    • ip：：容器端口
    • 主机端口：容器端口
    • 容器端口

2） 列出当前所有正在运行的容器

• docker ps ps命令是看机器上所有进程信息，与top相区别
  
  • -a：所有=现在+之前（历史）
  • -l：最近创建
  • -n= 数字：显示最近创建的数字个
    
  • -q：静默模式，只显示容器id
  • –no-trunc：不截断输出

3) 退出容器

• exit（且容器关闭了）
• 快捷键（ctrl+p+q：只退出。没有关闭）

4) 启动和停止容器

• 启动容器（针对已经创建过的）dockers start 容器id
• 重启容器docker restart 容器id
• 停止容器docker stop 容器id
• 强制停止容器docker kill 容器id

5）删除的容器

• docker rm 容器id
  • -f：强制删除没停止的容器
  • 批量删除docker rm -f ${docker ps -aq}等价于docker -aq|xargs docker rm

4、其它常用命令

1）查看容器日志

• docker logs -f -t --tail 容器id
  • f：跟随最新的日志打印
  • t：加入时间戳
  • tail：最后几条

2）查看某个容器进程信息

• docker top 容器id 查看具体某个进程，与ps相区别
  

3）查看容器内部细节

• docker inspect 容器id
  

4）进入没关闭的容器，显示之前正在运行的命令行窗口

• docker attach 容器id

5）进入没关闭的容器，但会打开一个全新的命令行窗口（非运行的cmd）

• docker exec 容器id

6） 从容器内拷贝文件到主机上

• docker cp 容器id：容器内路径 目的主机路径

7）将自己修改过的容器生成一个镜像

• docker -a =author name -m= commit message 容器id 镜像名：版本

8）查看机器中容器的cpu占用情况

• docker stats

五、Docker镜像底层原理

参考：

• 掘金：https://jishuin.proginn.com/p/763bfbd61dab
• 知乎：https://zhuanlan.zhihu.com/p/392508816

1.什么是联合文件系统

1）官方介绍
联合文件系统（ UnionFS ）是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下

2）自家介绍
联合文件系统是一种像“git”一样的文件系统，本质上是就是利用了增量式修改文件+读写分层+共享来实现的

• 增量式修改文件
  • 像git一样，每commit一组修改，就增加一层，对应一个新版本，进行增量式记录
  • 只能做”加法“，不能做”减法“
• 读写分层
  • 所有已经提交的部分只读
  • 最顶层，当前运行的那一层可写
• 共享
  • 由于已经提交的部分只读，所以，这部分内容可以进行共享，减少冗余，同时减少了启动加载的时间

2.docker镜像加载原理
1）基于联合文件系统来实现的，采用的OverlayFS，这种堆叠文件系统依赖于其它文件系统。

2）可以通过docker info查看docker所使用的文件系统和存储驱动器

3）镜像、容器、层的原理图

• 每一个镜像都是基于基础镜像（没有父镜像的镜像）如centos等来生成的，新镜像=commit（旧镜像（只读层）+ 修改层（可读可写））
• 修改层相当于容器层，如果要记录容器的状态，可以通过commit把它变成一个新镜像
• 对于镜像每新加的一层，只是逻辑上的概念，在联合文件系统中，都指向同一个文件系统
  

六、Docker容器数据卷

1、数据卷的存在是为了解决什么问题
那必然是解决联合文件系统存在的问题，哈哈哈哈哈：

• 问题1：容器中的数据，其实相当于是内存数据，如果想要保存下来，必须将其commit成为镜像。如果仅为了持久化数据，就将其commit，那镜像得多大啊！这样docker”集装箱“体量小的优势就会丢失。另外，如果没有及时commit，服务由于各种原因崩了，数据也会丢失。
• 问题2：对容器中各种服务进行配置，必须进入到容器里面，好麻烦，如果要是在主机中操作，可以同步到容器中就好了。
• 问题3：容器和容器之间是相互隔离的，如果想要数据共享怎么办呢。

2、数据卷是什么
卷就是目录或者文件，但是它不属于联合文件系统（UFS）。可以说，它绕过了UFS，让数据可以直接存储在宿主机上，不随容器的消失而消失。

特点：

• 生命周期更长，不会随容器生命周期结束而结束——实现数据持久化
  • 实现数据持久化不影响镜像，解决问题1
• 实现容器与宿主机的双向”沟通“，在宿主机中的修改可以直接反馈到容器中，在容器中的修改也会直接影响到宿主机上
  • 可以直接在主机上修改容器中应用服务配置，解决问题2
  • 可以容器间共享数据，解决问题3

3、如何使用数据卷——挂载
1）挂载命令

• docker run -v /主机路径:/容器路径
  
  查看卷查不到，原因是 docker volume ls 命令查看的数据卷在主机 /var/lib/docker/volumes目录下
  

• docker run -v 挂在数据卷名:/容器路径具名挂载
  

• docker run -v /容器路径匿名挂载
  

• 须知

  • 容器停止后，在主机对数据卷进行修改，重启重新开启后是可以看到对数据卷的修改的
  • 可以设置容器对数据卷的权限命令：docker run -it -v /主机绝对路径：/容器路径 ：ro/rw 镜像名
    • ro：read only，表示只容许从宿主机中进行写操作，在容器中不可以
    • rw：read&write（默认），表示容器和宿主机都可以有写操作

2）查看具体数据卷的挂载路径命令

• docker volume inspect 卷名
  

3）查看当前所有数据卷的命令

• docker volume ls

4）查看具体容器的挂载信息命令

• docker inspect 容器id
  
  

方式二
手动编写一个dockerfile文件→对文件进行build，生成文件对应的镜像→运行这个镜像

• 方式一不能直接在dockerfile中实现，因为它依赖于宿主机，而宿主机之间可能存在差异性，即目录结构不同
• 如果docker挂载主机目录访问时出现错误cannot open directory.:permission denied，则需要在挂载目录后多加一个参数–privileged=true docker run -it -v /宿主机绝对路径目录：/容器内路径 --privileged=true 镜像名

3.容器间共享数据
数据卷容器：存放数据卷的容器，其它容器通过挂载这个容器实现数据共享
命令：docker run -it --name 容器名字 --volumes-from 数据卷容器名 镜像名

• 无论在哪个容器里对数据卷操作（芙蓉区或者子容器），都会显现出执行操作结果
• 具有传递性
• 父容器被删除不影响共享，因为其生命周期的特性

DockerFile解析

可以去docker hub上查看各种镜像对应的dockerfile文件内容
以centos为例

类比：docker镜像（java源文件）→ dockerFile（class文件）
概念：dockerFile是用来构建镜像的构建文件，是由一系列命令和参数构成的脚本

1.语法

• 每个保留字指令都必须大写，且其后至少有一个参数
• 指令从上到下一次执行
• 注释#表示
• 一个指令对应一个镜像层，指令→创建镜像层+新镜像进行提交

2.dockerfile执行流程

• 从基础镜像开始运行一个容器，祖先为scratch（类比Object）
• 一条指令对应一次对容器的修改并docker commit
• 基于新的容器再执行下一个指令
• 直到所有指令都执行完毕

3.dockerfile保留字指令

• FROM：基础镜像，基于哪个镜像开始构建新镜像
• MAINTAINER：维护者名字和邮箱
• RUN：构建时需要执行的相关命令（例如，镜像centos不支持vim，我们可以在其基础上修改，在这里加入yum -y install vim的指令，使它可以支持vim）
• EXPOSE：对外端口号，容器端口号
• WORKDIR：工作落脚目录，一登录进去所在的目录
• ENV：设置环境变量 （变量名 目录 eg JAVA_HOME /java/jdk）
• ADD：拷贝文件进入镜像，如果是压缩包自动解压缩
• COPY：只拷贝到指定路径下
• VOLUME：指定容器卷
• CMD：指定容器启动时自动要执行的命令，可以有多个，但是只有最后一个生效，cmd会被run之后的参数替代
• ENTRYPOINT：同cmd，但是run的话之后的参数只是追加
• ONBUILD：当构建的dockerfile是父，则在子继承后会触发的操作

Docker本地镜像发布到阿里云

编写dockerfile
build成镜像
将镜像push上去

• 登录阿里云开发者平台
• 创建仓库镜像
• 点击仓库镜像管理按钮，然后按照要求执行命令