Docker基礎篇

01 初識Docker

1.1 什麼是Docker

1.1.1 官網首頁

https://www.docker.com/

Modernize your applications, accelerate innovation
Securely build, share and run modern applications anywhere

1.1.2文檔

https://docs.docker.com/get-started/

Docker is a platform for developers and sysadmins to develop, deploy, and
run applications with containers. The use of Linux containers to deploy
applications is called containerization. Containers are not new, but their
use for easily deploying applications is.

1.1.3 如何理解容器化

遠古時代

問題:成本高、部署慢、浪費資源、硬件限制、不利於遷移擴展

虛擬化時代

優點：相對利用好資源，相對容易擴展等

缺點：虛擬機太重了，一上來佔用較多物理資源，移植性差，資源利用率低等。

容器時代

1.1.4 Docker應用場景

www.docker.com --->Solutions

(1)有助於Microservices的落地和部署
(2)充分利用物理機資源，同時能夠整合服務器資源
(3)提高開發效率，測試效率，部署效率，有利於DevOps的落地，CICD
(4)雲原生落地，應用更好地遷移
...

1.2 What is Image and Container?

1.2.1 What is Image?

Why is docker?->What is a container

A Docker container image is a lightweight, standalone, executable package of software that includes everything needed to run an application: code,runtime, system tools, system libraries and settings

1.2.2 What is Container？

Why is docker?->What is a container

A container is a standard unit of software that packages up code and all its dependencies so the application runs quickly and reliably from one computing environment to another.

1.2.3 Relation between image and container

Container images become containers at runtime and in the case of Docker
containers- images become containers when they run on Docker Engine.

1.2.4 View from Docs

A container is launched by running an image. An image is an executable packagethat includes everything needed to run an application--the code, a runtime,libraries, environment variables, and configuration files.

A container is a runtime instance of an image--what the image becomes in memory when executed (that is, an image with state, or a user process). You can see a list of your running containers with the command, docker ps, just as you would in Linux.

1.3 容器和虛擬機

A container runs natively on Linux and shares the kernel of the host machinewith other containers. It runs a discrete process, taking no more memory thanany other executable, making it lightweight.

By contrast, a virtual machine (VM) runs a full-blown “guest” operating systemwith virtual access to host resources through a hypervisor. In general, VMs provide an environment with more resources than most applications need.

1.4 Docker引擎與架構

1.4.1 Docker Engine

Docker Engine is a client-server application with these major components:

A server which is a type of long-running program called a daemon process (the dockerd command).
A REST API which specifies interfaces that programs can use to talk to the daemon andinstruct it what to do.
A command line interface (CLI) client (the docker command).

1.4.2 Docker Architecture

Docker uses a client-server architecture. The Docker client talks to the Dockerdaemon, which does the heavy lifting of building, running, and distributing your Docker containers. The Docker client and daemon can run on the same system, or you can connect a Docker client to a remote Docker daemon. The Docker client and daemon communicate using a REST API, over UNIX sockets or a network interface.

1.5 安裝和體驗

1.5.1 在Windows上準備centos7

mac https://www.jianshu.com/p/f4936e306c19

Windows https://blog.csdn.net/babyxue/article/details/80970526

1.5.2 安裝docker

https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/centos/

1.5.2.1 卸載之前的docker

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

1.5.2.2 安裝必要的依賴

sudo yum install -y yum-utils \
 device-mapper-persistent-data \
 lvm2

1.5.2.2 設置docker倉庫

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

設置阿里雲鏡像加速 https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/repositories

1.5.2.2 安裝docker

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

1.5.2.2 啓動docker

sudo systemctl start docker
#設置開機啓動docker
sudo systemctl enable docker

1.5.3 docker基本體驗

1.5.3.1 創建tomcat容器

docker pull tomcat
docker run -d --name my-tomcat -p 9090:8080 tomcat

1.5.3.2 創建mysql容器

docker pull mysql
docker run -d --name my-mysql -p 3301:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=sunda123 --
privileged mysql

1.5.3.3 進入到容器裏面

docker exec -it containerid /bin/bash

1.5.4 可能有的疑惑

(1)docker pull在哪拉取的鏡像？
默認是在hub.docker.com
(2)docker pull tomcat拉取的版本是？
默認是最新的版本，可以在後面指定版本":"
(3)簡單先說一下命令咯

docker pull    拉取鏡像到本地
docker run     根據某個鏡像創建容器
-d         讓容器在後臺運行，其實就是一個進程
--name       給容器指定一個名字
-p         將容器的端口映射到宿主機的端口
docker exec -it  進入到某個容器中並交互式運行

更爲詳細的命令

https://www.runoob.com/docker/docker-command-manual.html

02 Image and Container

2.1 深入探討Image

說白了，image就是由一層一層的layer組成的。

2.1.1 官方image

https://github.com/docker-library

mysql

https://github.com/docker-library/tomcat/blob/master/8.5/jdk8/openjdk/Dockerfile

2.1.2 Dockerfile

2.1.2.1什麼是dockerfile?

Dockerfile是一個包含用於組合映像的命令的文本文檔。可以使用在命令行中調用任何命令。Docker通過讀取Dockerfile中的指令自動生成映像。

docker build命令用於從Dockerfile構建映像。可以在docker build命令中使用-f標誌指向文件系統中任何位置的Dockerfile。
例：

docker build -f /path/to/a/Dockerfile

2.1.2.2 Dockerfile的基本結構

Dockerfile 一般分爲四部分：基礎鏡像信息、維護者信息、鏡像操作指令和容器啓動時執行指令，’#’ 爲 Dockerfile 中的註釋。

2.1.2.3 Dockerfile文件說明

Docker以從上到下的順序運行Dockerfile的指令。爲了指定基本映像，第一條指令必須是FROM。一個聲明以＃字符開頭則被視爲註釋。可以在Docker文件中使用RUN，CMD，FROM，EXPOSE，ENV等指令。

在這裏列出了一些常用的指令。

格式：
　　FROM <image>
　　FROM <image>:<tag>
　　FROM <image>@<digest>
示例：
　　FROM mysql:5.6
注：
　　tag或digest是可選的，如果不使用這兩個值時，會使用latest版本的基礎鏡像

MAINTAINER: 維護者信息

格式：
    MAINTAINER <name>
示例：
    MAINTAINER Jasper Xu
    MAINTAINER [email protected]
    MAINTAINER Jasper Xu <[email protected]>

RUN：構建鏡像時執行的命令

RUN用於在鏡像容器中執行命令，其有以下兩種命令執行方式：
shell執行
格式：
    RUN <command>
exec執行
格式：
    RUN ["executable", "param1", "param2"]
示例：
    RUN ["executable", "param1", "param2"]
    RUN apk update
    RUN ["/etc/execfile", "arg1", "arg1"]
注：
　　RUN指令創建的中間鏡像會被緩存，並會在下次構建中使用。如果不想使用這些緩存鏡像，可以在構建時指定--no-cache參數，如：docker build --no-cache

ADD：將本地文件添加到容器中，tar類型文件會自動解壓(網絡壓縮資源不會被解壓)，可以訪問網絡資源，類似wget

格式：
    ADD <src>... <dest>
    ADD ["<src>",... "<dest>"] 用於支持包含空格的路徑
示例：
    ADD hom* /mydir/          # 添加所有以"hom"開頭的文件
    ADD hom?.txt /mydir/      # ? 替代一個單字符,例如："home.txt"
    ADD test relativeDir/     # 添加 "test" 到 `WORKDIR`/relativeDir/
    ADD test /absoluteDir/    # 添加 "test" 到 /absoluteDir/

COPY：功能類似ADD，但是是不會自動解壓文件，也不能訪問網絡資源

CMD：構建容器後調用，也就是在容器啓動時才進行調用。

格式：
    CMD ["executable","param1","param2"] (執行可執行文件，優先)
    CMD ["param1","param2"] (設置了ENTRYPOINT，則直接調用ENTRYPOINT添加參數)
    CMD command param1 param2 (執行shell內部命令)
示例：
    CMD echo "This is a test." | wc -
    CMD ["/usr/bin/wc","--help"]
注：
 　　CMD不同於RUN，CMD用於指定在容器啓動時所要執行的命令，而RUN用於指定鏡像構建時所要執行的命令。

ENTRYPOINT：配置容器，使其可執行化。配合CMD可省去"application"，只使用參數。

格式：
    ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] (可執行文件, 優先)
    ENTRYPOINT command param1 param2 (shell內部命令)
示例：
    FROM ubuntu
    ENTRYPOINT ["top", "-b"]
    CMD ["-c"]
注：
　　　ENTRYPOINT與CMD非常類似，不同的是通過docker run執行的命令不會覆蓋ENTRYPOINT，而docker run命令中指定的任何參數，都會被當做參數再次傳遞給ENTRYPOINT。Dockerfile中只允許有一個ENTRYPOINT命令，多指定時會覆蓋前面的設置，而只執行最後的ENTRYPOINT指令。

LABEL：用於爲鏡像添加元數據

格式：
    LABEL <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> ...
示例：
　　LABEL version="1.0" description="這是一個Web服務器" by="IT筆錄"
注：
　　使用LABEL指定元數據時，一條LABEL指定可以指定一或多條元數據，指定多條元數據時不同元數據之間通過空格分隔。推薦將所有的元數據通過一條LABEL指令指定，以免生成過多的中間鏡像。

ENV：設置環境變量

格式：
    ENV <key> <value>  #<key>之後的所有內容均會被視爲其<value>的組成部分，因此，一次只能設置一個變量
    ENV <key>=<value> ...  #可以設置多個變量，每個變量爲一個"<key>=<value>"的鍵值對，如果<key>中包含空格，可以使用\來進行轉義，也可以通過""來進行標示；另外，反斜線也可以用於續行
示例：
    ENV myName John Doe
    ENV myDog Rex The Dog
    ENV myCat=fluffy

EXPOSE：指定於外界交互的端口

格式：
    EXPOSE <port> [<port>...]
示例：
    EXPOSE 80 443
    EXPOSE 8080
    EXPOSE 11211/tcp 11211/udp
注：
　　EXPOSE並不會讓容器的端口訪問到主機。要使其可訪問，需要在docker run運行容器時通過-p來發布這些端口，或通過-P參數來發布EXPOSE導出的所有端口

VOLUME：用於指定持久化目錄

格式：
    VOLUME ["/path/to/dir"]
示例：
    VOLUME ["/data"]
    VOLUME ["/var/www", "/var/log/apache2", "/etc/apache2"
注：
　　一個卷可以存在於一個或多個容器的指定目錄，該目錄可以繞過聯合文件系統，並具有以下功能：
卷可以容器間共享和重用
容器並不一定要和其它容器共享卷
修改卷後會立即生效
對卷的修改不會對鏡像產生影響
卷會一直存在，直到沒有任何容器在使用它

WORKDIR：工作目錄，類似於cd命令

格式：
    WORKDIR /path/to/workdir
示例：
    WORKDIR /a  (這時工作目錄爲/a)
    WORKDIR b  (這時工作目錄爲/a/b)
    WORKDIR c  (這時工作目錄爲/a/b/c)
注：
　　通過WORKDIR設置工作目錄後，Dockerfile中其後的命令RUN、CMD、ENTRYPOINT、ADD、COPY等命令都會在該目錄下執行。在使用docker run運行容器時，可以通過-w參數覆蓋構建時所設置的工作目錄。

USER:指定運行容器時的用戶名或 UID，後續的 RUN 也會使用指定用戶。使用USER指定用戶時，可以使用用戶名、UID或GID，或是兩者的組合。當服務不需要管理員權限時，可以通過該命令指定運行用戶。並且可以在之前創建所需要的用戶

格式:
　　USER user
　　USER user:group
　　USER uid
　　USER uid:gid
　　USER user:gid
　　USER uid:group
 示例：
    　　USER www
 注：
　　使用USER指定用戶後，Dockerfile中其後的命令RUN、CMD、ENTRYPOINT都將使用該用戶。鏡像構建完成後，通過docker run運行容器時，可以通過-u參數來覆蓋所指定的用戶。

ARG：用於指定傳遞給構建運行時的變量

格式：
    ARG <name>[=<default value>]
示例：
    ARG site
    ARG build_user=www

ONBUILD：用於設置鏡像觸發器

格式：
　　ONBUILD [INSTRUCTION]
示例：
　　ONBUILD ADD . /app/src
　　ONBUILD RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src
注：
　　當所構建的鏡像被用做其它鏡像的基礎鏡像，該鏡像中的觸發器將會被鑰觸發

以下是一個小例子

# This my first nginx Dockerfile
# Version 1.0

# Base images 基礎鏡像
FROM centos

#MAINTAINER 維護者信息
MAINTAINER sunda 

#ENV 設置環境變量
ENV PATH /usr/local/nginx/sbin:$PATH

#ADD  文件放在當前目錄下，拷過去會自動解壓
ADD nginx-1.8.0.tar.gz /usr/local/  
ADD epel-release-latest-7.noarch.rpm /usr/local/  

#RUN 執行以下命令 
RUN rpm -ivh /usr/local/epel-release-latest-7.noarch.rpm
RUN yum install -y wget lftp gcc gcc-c++ make openssl-devel pcre-devel pcre && yum clean all
RUN useradd -s /sbin/nologin -M www

#WORKDIR 相當於cd
WORKDIR /usr/local/nginx-1.8.0 

RUN ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=www --group=www --with-http_ssl_module --with-pcre && make && make install

RUN echo "daemon off;" >> /etc/nginx.conf

#EXPOSE 映射端口
EXPOSE 80

#CMD 運行以下命令
CMD ["nginx"]

最後用一張圖解釋常用指令的意義^-^

2.1.3 Dockerfile實戰Spring Boot項目

2.1.3.1 創建一個Spring Boot項目

https://start.spring.io/

2.1.3.1 寫一個controller

 @RestController
  public class DockerController {
    @GetMapping("/dockerfile")
    @ResponseBody
    String dockerfile() {
      return "hello docker" ;
   }
 }

2.1.3.1 打成jar包

mvn clean package打成一個jar包
在target下找到"dockerfile-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

2.1.3.1 新建一個目錄"dockerfile"

mkdir dockerfile

2.1.3.1 上傳jar包

dockerfile-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

2.1.3.1 創建Dockerfile並且編寫

FROM openjdk:8
  MAINTAINER itcrazy2016
  LABEL name="dockerfile-demo" version="1.0" author="sunda"
  COPY dockerfile-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar dockerfile-image.jar
  CMD ["java","-jar","dockerfile-image.jar"]

2.1.3.1 基於Dockerfile構建鏡像

docker build -t test-docker-image .

2.1.3.1 基於image創建container

docker run -d --name user01 -p 8081:8080 test-docker-image

2.1.3.1 查看啓動日誌

docker logs user01

2.1.3.1 訪問

localhost:8081/dockerfile

2.1.3.1 還可以再次啓動一個

docker run -d --name user02 -p 8082:8080 test-docker-image

2.1.4 鏡像倉庫

2.1.4.1 docker hub

hub.docker.com

sundablog登入

1)在docker機器上登錄
docker login

(2)輸入用戶名和密碼

(3)docker push sundablog/test-docker-image
[注意鏡像名稱要和docker id一致，不然push不成功]

(4)給image重命名，並刪除掉原來的
docker tag test-docker-image sundablog/test-docker-image
docker rmi -f test-docker-image

(5)再次推送，刷新hub.docker.com後臺，發現成功

(6)別人下載，並且運行
docker pull sundablog/test-docker-image
docker run -d --name user01 -p 6661:8080 sundablog/test-docker-image

2.1.4.2 阿里雲docker hub

阿里雲docker倉庫
https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/repositories
參考手冊
https://cr.console.aliyun.com/repository/cn-hangzhou/dreamit/image-repo/details

(1)登錄到阿里雲docker倉庫
sudo docker login [email protected] registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
(2)輸入密碼
(3)創建命名空間，比如sundablog
(4)給image打tag
sudo docker tag [ImageId] registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sundablog/test-docker-image:v1.0
(5)推送鏡像到docker阿里雲倉庫
sudo docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sundablog/test-docker-image:v1.0
(6)別人下載，並且運行
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sundablog/test-docker-image:v1.0
docker run -d --name user01 -p 6661:8080 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/itcrazy2016/test-docker-image:v1.0

2.1.4.3 搭建自己的Docker Harbor

https://www.jianshu.com/p/504326a6b4a4

2.2 深入探討Container

既然container是由image運行起來的，那麼是否可以理解爲container和image有某種關係？

理解：其實可以理解爲container只是基於image之後的layer而已，也就是可以通過docker run image創建出一個container出來

2.2.1 container到image

既然container是基於image之上的，想想是否能夠由一個container反推出image呢？
肯定是可以的，比如通過docker run運行起一個container出來，這時候對container對一些修
改，然後再生成一個新的image，這時候image的由來就不僅僅只能通過Dockerfile咯。

實驗

(1)拉取一個centos image
docker pull centos

(2)根據centos鏡像創建出一個container
docker run -d -it --name my-centos centos

(3)進入my-centos容器中
docker exec -it my-centos bash

(4)輸入vim命令
bash: vim: command not found

(5)我們要做的是
對該container進行修改，也就是安裝一下vim命令，然後將其生成一個新的centos

(6)在centos的container中安裝vim
yum install -y vim

(7)退出容器，將其生成一個新的centos，名稱爲"vim-centos-image"
docker commit my-centos vim-centos-image

(8)查看鏡像列表，並且基於"vim-centos-image"創建新的容器
docker run -d -it --name my-vim-centos vim-centos-image

(9)進入到my-vim-centos容器中，檢查vim命令是否存在
docker exec -it my-vim-centos bash
vim

結論：可以通過docker commit命令基於一個container重新生成一個image，但是一般得到image的
方式不建議這麼做，不然image怎麼來的就全然不知咯。

2.2.2 container資源限制

如果不對container的資源做限制，它就會無限制地使用物理機的資源，這樣顯然是不合適的。
查看資源情況：docker stats

2.2.2.1 內存限制

--memory  Memory limit
如果不設置 --memory-swap，其大小和memory一樣
docker run -d --memory 100M --name tomcat1 tomcat

2.2.2.2 CPU限制

--cpu-shares  權重
docker run -d --cpu-shares 10 --name tomcat2 tomcat

2.2.2.3 圖形化資源監控

https://github.com/weaveworks/scope

sudo curl -L git.io/scope -o /usr/local/bin/scope
sudo chmod a+x /usr/local/bin/scope
scope launch 39.100.39.63

# 停止scope
scope stop
# 同時監控兩臺機器，在兩臺機器中分別執行如下命令
scope launch ip1 ip2

2.2.3 container常見操作

(1)根據鏡像創建容器
docker run -d --name -p 9090:8080 my-tomcat tomcat

(2)查看運行中的container
docker ps

(3)查看所有的container[包含退出的]
docker ps -a

(4)刪除container
docker rm containerid
docker rm -f $(docker ps -a)  刪除所有container

(5)進入到一個container中
docker exec -it container bash

(6)根據container生成image
docker

(7)查看某個container的日誌
docker logs container

(8)查看容器資源使用情況
docker stats

(9)查看容器詳情信息
docker inspect container

(10)停止/啓動容器
docker stop/start container

2.3 底層技術支持

Container是一種輕量級的虛擬化技術，不用模擬硬件創建虛擬機。

Docker是基於Linux Kernel的Namespace、CGroups、UnionFileSystem等技術封裝成的一種自定義容器格式，從而提供一套虛擬運行環境。
Namespace：用來做隔離的，比如pid[進程]、net[網絡]、mnt[掛載點]等
CGroups: Controller Groups用來做資源限制，比如內存和CPU等
Union file systems：用來做image和container分層

公衆號

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