docker系列(5)-Docker的镜像和私有仓库的搭建

docker系列(5)-Docker的镜像和私有仓库的搭建

1. Docker镜像

1.1 Docker镜像是什么

镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，它包含运行某个软件所需的所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。

1.1.1 UnionFS（联合文件系统）

UnionFS（联合文件系统）：Union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(unite several directories into a single virtual filesystem)。

Union 文件系统是 Docker 镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。

特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录

1.1.2 Docker镜像加载原理

docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统UnionFS。

• bootfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel, bootloader主要是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是bootfs。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。
• rootfs (root file system) ，在bootfs之上。包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等。

平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G，为什么docker这里才200M？

对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用Host的kernel，自己只需要提供 rootfs 就行了。由此可见对于不同的linux发行版, bootfs基本是一致的, rootfs会有差别, 因此不同的发行版可以公用bootfs。

1.1.3 分层的镜像

以我们的pull为例，在下载的过程中我们可以看到docker的镜像好像是在一层一层的在下载

1.1.4 为什么 Docker 镜像要采用这种分层结构

最大的一个好处就是 - 共享资源
比如：有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么宿主机只需在磁盘上保存一份base镜像，
同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

1.2 Docker镜像的特点

• Docker镜像都是只读的
• 当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部
• 这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”

2. Dockerfile

2.1 什么是Dockerfile

2.1.1 介绍

Dockerfile是由一系列命令和参数构成的脚本，这些命令应用于基础镜像并最终创建一个新的镜像

• 对于开发人员：可以为开发团队提供一个完全一致的开发环境
• 对于测试人员：可以直接拿开发时所构建的镜像或者通过Dockerfile文件构建一个新的镜像开始工作
• 对于运维人员：在部署时，可以实现应用的无缝移植

2.1.2 Dockerfile构建步骤

• 编写Dockerfile文件
• docker build
• docker run

2.1.3 Dockerfile文件内容

以熟悉的centos为例：

2.2 DockerFile构建过程解析

2.2.1 Dockerfile内容基础知识

• 每条保留字指令都必须为大写字母且后面要跟随至少一个参数
• 指令按照从上到下，顺序执行
• #表示注释
• 每条指令都会创建一个新的镜像层，并对镜像进行提交

2.2.2 Docker执行Dockerfile的大致流程

• docker从基础镜像运行一个容器
• 执行一条指令并对容器作出修改
• 执行类似docker commit的操作提交一个新的镜像层
• docker再基于刚提交的镜像运行一个新容器
• 执行dockerfile中的下一条指令直到所有指令都执行完成

2.2.3 总结

从应用软件的角度来看，Dockerfile、Docker镜像与Docker容器分别代表软件的三个不同阶段，

• Dockerfile是软件的原材料
• Docker镜像是软件的交付品
• Docker容器则可以认为是软件的运行状态。

Dockerfile面向开发，Docker镜像成为交付标准，Docker容器则涉及部署与运维，三者缺一不可，合力充当Docker体系的基石。

• Dockerfile，需要定义一个Dockerfile，Dockerfile定义了进程需要的一切东西。Dockerfile涉及的内容包括执行代码或者是文件、环境变量、依赖包、运行时环境、动态链接库、操作系统的发行版、服务进程和内核进程(当应用进程需要和系统服务和内核进程打交道，这时需要考虑如何设计namespace的权限控制)等等;
• Docker镜像，在用Dockerfile定义一个文件之后，docker build时会产生一个Docker镜像，当运行 Docker镜像时，会真正开始提供服务;
• Docker容器，容器是直接提供服务的。

2.3 常用命令

命令	作用
FROM image_name:tag	定义了使用哪个基础镜像启动构建流程
MAINTAINER user_name	声明镜像的创建者，创建者的用户名和邮箱地址
ENV key value	设置环境变量（可以写多条）
RUN command	是Dockerfile的核心部分（可以写多条）
ADD source_dir/file dest_dir/file	将宿主机的文件复制到容器内，如果是一个压缩文件，将会在复制后自动解压
COPY source_dir/file dest_dir/file	和ADD相似，但是如果有压缩文件并不能解压
WORKDIR path_dir	设置工作目录

• FROM

  指明构建的新镜像是来自于哪个基础镜像，例如：

  FROM centos: latest

• MAINTAINER

  指明镜像维护着及其联系方式（一般是邮箱地址），例如：

  MAINTAINER JC Zhang zhangsan@163.com

  不过，MAINTAINER并不推荐使用，更推荐使用LABEL来指定镜像作者，例如：

  LABEL maintainer=“zhangsan.cn”

• RUN

  构建镜像时运行的Shell命令，例如：

  RUN [“yum”, “install”, “httpd”]
  RUN yum install httpd

• CMD

  启动容器时执行的Shell命令，例如：

  CMD ["-C", “/start.sh”]
  CMD ["/usr/sbin/sshd", “-D”]
  CMD /usr/sbin/sshd -D

• EXPOSE

  声明容器运行的服务端口，例如：

  EXPOSE 80 443

• ENV

  设置环境内环境变量，例如：

  ENV MYSQL_ROOT_PASSWORD 123456
  ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.8.0_45

• ADD

  拷贝文件或目录到镜像中，例如：

  ADD …
  ADD html.tar.gz /var/www/html
  ADD https://xxx.com/html.tar.gz /var/www/html
  PS：如果是URL或压缩包，会自动下载或自动解压。

• COPY

• 拷贝文件或目录到镜像中，用法同ADD，只是不支持自动下载和解压，例如：

  COPY ./start.sh /start.sh

• ENTRYPOINT

  启动容器时执行的Shell命令，同CMD类似，只是由ENTRYPOINT启动的程序不会被docker run命令行指定的参数所覆盖，而且，这些命令行参数会被当作参数传递给ENTRYPOINT指定指定的程序，例如：

  ENTRYPOINT ["/bin/bash", “-C”, “/start.sh”]
  ENTRYPOINT /bin/bash -C ‘/start.sh’

  PS：Dockerfile文件中也可以存在多个ENTRYPOINT指令，但仅有最后一个会生效。

• VOLUME

  指定容器挂载点到宿主机自动生成的目录或其他容器，例如：

  VOLUME ["/var/lib/mysql"]

  PS：一般不会在Dockerfile中用到，更常见的还是在docker run的时候指定-v数据卷。

• WORKDIR

  为RUN、CMD、ENTRYPOINT以及COPY和AND设置工作目录，例如：

  WORKDIR /data

2.4 使用脚本创建镜像

2.4.1 编写Dockerfile

• 创建目录

  mkdir -p /export/docker/jdk8

• 将jdk-8u241-linux-x64.tar.gz上传到服务器（虚拟机）中的/export/docker/jdk8目录

• 创建文件Dockerfile

  cd /export/docker/jdk8/
  vi Dockerfile
  #依赖镜像名称和id
  FROM centos:latest
  #指定镜像创建者信息
  MAINTAINER ITCAST
  #切换工作目录
  WORKDIR /usr
  RUN mkdir /usr/local/java
  #ADD 是相对路径jar，把java添加到容器中
  ADD jdk-8u241-linux-x64.tar.gz /usr/local/java

  #配置java环境变量
  ENV JAVA_HOME /usr/local/java/jdk1.8.0_241
  ENV JAR_HOME $JAVA_HOME/jre
  ENV CLASSPATH $JAV{A}_{H}OME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JR{E}_{H}OME/lib:$CLASSPATH
  ENV PATH $JAV{A}_{H}OME/bin:$PATH

  

2.4.2 构建镜像

docker build -t=‘jdk1.8’ .
注意后面的空格和点，不要省略，点表示当前目录

2.4.3 查看镜像是否构建完成

2.5 自定义镜像mycentos2

2.5.1 编写Dockerfile

• Hub默认centos镜像

• 准备编写DockerFile文件

  vim Dockerfile
  FROM centos:latest
  MAINTAINER zhangjczhangjc@163.com

  ENV MYPATH /usr/local
  WORKDIR $MYPATH

  RUN yum -y install vim
  RUN yum -y install net-tools

  EXPOSE 80

  CMD echo $MYPATH
  CMD echo “success--------------ok”
  CMD /bin/bash

2.5.2 构建镜像

docker build -t mycentos:1.1 .

2.5.3 运行镜像

docker run -it mycentos:1.1

3. Docker私有仓库

在 Docker 中，当我们执行 docker pull xxx 的时候 ，它实际上是从 registry.hub.docker.com 这个地址去查找，这就是Docker公司为我们提供的公共仓库。

在工作中，我们不可能把企业项目push到公有仓库进行管理。所以为了更好的管理镜像，Docker不仅提供了一个中央仓库，同时也允许我们搭建本地私有仓库。这一篇介绍registry、harbor两种私有仓库搭建。

3.1registry 的搭建

3.1.1 搭建

• Docker 官方提供了一个搭建私有仓库的镜像 registry ，只需把镜像下载下来，运行容器并暴露5000端口，就可以使用了。

docker pull registry:2

docker run -di -v /opt/registry:/var/lib/registry -p 5000:5000 --name myregistry registry:2

Registry服务默认会将上传的镜像保存在容器的/var/lib/registry，我们将主机的/opt/registry目录挂载到该目录，即可实现将镜像保存到主机的/opt/registry目录了。

• 浏览器访问http://node1.itcast.cn:5000/v2/_catalog，出现下面情况说明registry运行正常。

3.1.2 验证

现在通过push镜像到registry来验证一下。

• 查看本地镜像：

  docker images

  

• 要通过docker tag将该镜像标志为要推送到私有仓库：

  docker tag nginx:latest localhost:5000/nginx:latest

  

• 通过 docker push 命令将 nginx 镜像 push到私有仓库中：

  docker push localhost:5000/nginx:latest

  

• 访问 http://node1.itcast.cn:5000/v2/_catalog 查看私有仓库目录，可以看到刚上传的镜像了：
  

• 下载私有仓库的镜像，使用如下命令：

docker pull localhost:5000/镜像名:版本号

#例如

docker pull localhost:5000/nginx:latest

3.2 docker镜像推送到阿里云镜像仓库

首先需要有一个阿里云的账号

镜像仓库申请地址：https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/repositories

3.2.1 容器镜像服务控制台概览

3.2.2 创建镜像仓库

3.2.3 选择本地仓库

3.2.4 点击管理

3.2.5 Docker登录阿里云容器镜像仓库

$ sudo docker login --username=xxx@aliyun.com registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com

3.2.6 推送创建的oracle11g_centos7镜像到阿里云镜像仓库

参考如下的命令