Docker学习指南

♦ 初识docker

一、基本概念

开发过程中，会接触到三个环境：开发环境、测试环境以及生产环境。以java项目为例，开发中使用 jdk8，而在测试中环境是 jdk7，难免会遇到bug。

这种由环境引起的问题非常常见，最好的做法是将项目的运行环境全部移植给测试工程师。docker容器能够实现这一功能。

● docker 是一个开源的应用容器引擎；
● 该容器是完全使用沙箱机制，相互隔离；
● 该容器性能开销极低。

小结：docker是一种容器技术，解决软件跨环境迁移的问题

二、安装 docker

开发环境为Ubuntu 16.04 LTS 64位系统，通过apt的docker官方源安装最新的Docker CE(Community Edition)，即Docker社区版，是开发人员和小型团队的理想选择。

安装步骤如下:

● 由于 apt 官方库里的 docker 版本可能比较旧，所以先卸载可能存在的旧版本：

sudo apt-get remove docker docker-engine docker-ce docker.io

● 更新 apt 包索引：

sudo apt-get update

● 安装以下包以使 apt 可以通过 HTTPS 使用存储库（repository）：

sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

● 添加 Docker 官方的 GPG 密钥：

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

● 使用下面的命令来设置 stable 存储库：

sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

● 再更新一下 apt 包索引：

sudo apt-get update

● 安装最新版本的 Docker CE：

sudo apt-get install -y docker-ce

● 在生产系统上，可能会需要应该安装一个特定版本的Docker CE，而不是总是使用最新版本：

列出可用的版本：

apt-cache madison docker-ce

说明：选择要安装的特定版本，第二列是版本字符串，第三列是存储库名称，它指示包来自哪个存储库，以及扩展它的稳定性级别。要安装一个特定的版本，同时需要将版本字符串附加到包名中，并通过等号(=)分隔它们：

sudo apt-get install docker-ce=<VERSION>

验证 docker

● 查看 docker 服务是否启动：

systemctl status docker

● 若未启动，则启动 docker 服务：

sudo systemctl start docker

● 查看 docker 版本，验证是否安装成功：

sudo docker -v

● 经典的 hello world：

sudo docker run hello-world

三、docker 架构

配置 Docker 镜像加速器：

阿里云官网–>登录–>控制台–>产品与服务–>手动输入：镜像–>点击：容器镜像服务–>镜像加速器 [注：每个人的加速 url 是唯一的]

♦ docker 命令

一、docker 服务相关命令

● 查看docker 服务状态（见上文）
● 启动docker 服务（见上文）
● 停止docker 服务：

sudo stop docker

● 重启docker 服务：

sudo restart docker

● 开机启动docker 服务：

systemctl enbale docker

二、docker 镜像相关命令

● 查看镜像

sudo docker images

第一个字段表示镜像名称（含有环境）；第二个字段表示版本信息；第三个字段表示镜像的 id ；第四个字段表示创建时间；第五个字段表示镜像大小。

● 搜索镜像

sudo docker search redis

● 拉取镜像

sudo docker pull redis:3.2	//冒号后面紧接版本号，如果不写，默认拉取最新的，即 latest

如果并非需要下载 latest 的版本，如何去查询服务器上是否具体该版本，一般到 Docker Hub 寻找存在的版本。

● 删除镜像

sudo docker rmi ImageId(镜像对应的 id)

● 查看所有镜像 id

sudo docker images -q

● 删除所有镜像：（组合命令）

sudo docker  rmi `sudo docker images -q`	// 将获得的全部镜像的 id 作为参数

三、docker 容器相关命令

容器是通过镜像来创建的。

● 查看容器：

sudo docker ps	// 如果容器是通过 -it 参数进行创建并进入的，执行 exit 指令后退出了该容器，是查看不到的。
sudo docker ps -a // 无论容器关闭与否，都可以查看到

● 创建并启动容器：docker run + 参数

sudo docker run -i -t --name=demo1  centos:7 /bin/bash
sudo docker run -id --name=demo2 centos:7 

● 进入容器

sudo docker exec 参数 // 退出容器后，容器不会关闭

看到上述这些指令中参数，肯定会存有疑惑，现在对参数进行说明：
（1）-i：保持容器运行。通常与 -t同时使用。加入 -it 这两个参数后，容器创建后自动进入容器中，退出容器后，容器自动关闭。
（2）-t：为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用。
（3）-d：以守护（后台）模式运行容器。创建一个容器在后台运行，需要使用docker exec 进入容器。退出后，容器不会关闭。
（4）-it 创建的容器-般称为交互式容器，-id 创建的容器一般称为守护式容器。
（5）--name：为创建的容器命名。

● 启动容器

sudo docker start 容器名称 

● 停止容器

sudo docker stop 容器名称 

● 删除容器：如果容器是运行状态则删除失败，需要停止容器才能删除

sudo docker rm 容器名称或者容器 id
sudo docker rm `sudo docker ps -aq`

● 查看容器信息

sudo docker inspect 容器名称

♦ docker 容器的数据卷

一、数据卷概念及作用

思考：
（1） docker容器删除后，在容器中产生的数据还在吗？
（2） docker 容器和外部机器器可以直接交换文件吗？
（3）容器之间想要进行数据交换如何实现？

数据卷
● 数据卷是宿主机中的一个目录或文件；
● 当容器目录和数据目录绑定后，对方的修改会立即同步；
● 一个数据卷可以被多个容器同时挂载；
● 一个容器也可以挂载多个数据卷；

数据卷作用
● 容器数据持久化；
● 外部机器和容器间接通信；
● 容器之间数据交换；

二、配置数据卷命令

● 创建启动容器时，使用 -v 参数设置数据卷

sudo docker run ... -v  宿主机目录（文件）：容器内目录（文件）...  
sudo docker run -it --name=c1 -v /root/data:/root/data_container centos:7 /bin/bash

注意：
（1）目录都要绝对路径；
（2）如果目录不存在，会自动创建；
（3）可以挂载多个数据卷；

一个数据卷可以被多个容器同时挂载案例：

sudo docker run -it --name=c3 -v /root/data:/root/data centos:7 /bin/bash
sudo docker run -it --name=c3 -v /root/data:/root/data centos:7 /bin/bash
操作c3中的内容，c4中查看，能够看到跟新后的文件

三、数据卷容器

思考：如何实现多容器进行数据交换
（1）多个容器挂载同一个数据卷
（2）数据卷容器

● 创建启动C3数据卷容器，使用 -v 参数 设置数据卷。C3要挂载数据卷

sudo docker run -it --name=c3 -v /volume centos:7 /bin/bash

● 创建启动C1 C2容器，使用 --volumes-from 参数 设置数据卷

sudo docker run -it --name=C1  --volumes-from C3 centos:7 /bin/bash
sudo docker run -it --name=C2  --volumes-from C3 centos:7 /bin/bash

数据卷小结

1. 数据卷概念
   ● 宿主机的一个目录或文件 （需要通过 -v 对容器的某个目录文件进行映射）
2. 数据卷作用
   ● 容器数据持久化
   ● 客户端和容器数据交换
   ● 容器间数据交换
3. 数据卷容器
   ● 创建一个容器，挂载一个目录，让其他容器继承自该容器(–volume-from)
   ● 通过简单方式实现数据卷配置

♦ docker 应用部署

一、MySQL部署

需求： 在 docker 容器中部署 MySQL，并通过外部 MySQL客户端操作 MySQL Server

案例：实现步骤
（1）搜索MySQL镜像
（2）拉取MySQL镜像
（3）创建容器
（4）操作容器中的MySQL

● 搜索MySQL镜像

sudo docker search mysql

● 拉取MySQL镜像

sudo docker pull mysql:5.6

● 创建容器，设置端口映射、目录映射

● 进入容器，操作MySQL

sudo docker exec -it c_mysql /bin/bash // 进入容器，操作mysql
mysql -uroot -p // 登录mysql
show database; //
create database db1; // 创建数据库
...

● 使用外部机器链接容器中的MySQL

图形化客户端操作：
MySQL host address: 宿主机的ip
Usename:
Password: 
Port: 映射的端口 3307

二、Tomcat部署

三、Redis部署

♦ dockerfile

一、docker镜像原理

思考：
（1）docker 镜像本质是什么？
（2）docker中一个 centos 镜像为什么只有200MB，而一个 centos 操作系统的 iso 文件却有几个G?
（3）docker中一个tomcat 镜像为什么有500MB，而一个 tomcat 安装包只有70多MB?

镜像的原理其实和 Linux 操作系统有关系，先来简单介绍一些 OS 相关知识：

回顾：
操作系统的组成部分：（docker 一般是基于linux安装）
  （1）进程调度子系统
  （2）进程通信子系统
  （3）内存管理子系统
  （4）设备管理子系统
  （5）文件管理子系统
  （6）网络通信子系统
  （7）作业控制子系统

Linux文件系统由 bootfs 和 rootfs 两部分组成:
（1）bootfs：包含 bootloader（引导加载程序）和 kernel（内核）
（2）rootfs：root 文件系统，包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev，
/proc，/bin，/etc 等标准目录和文件
（3）不同的 Linux 发行版，bootfs基本一样，而 rootfs 不同，如ubuntu，centos等

原理：
● docker 镜像是由特殊的文件系统叠加而成；
● 最低端是 bootfs，并使用宿主机的 bootfs；
● 第二层是 root 文件系统 rootfs，称为 base image；
● 然后再往上可以叠加其他的镜像文件；
● 统一文件系统（Union File System）技术能够将不同的层整合成一个文件系统，为这些层提供了一个统的视角，这样就隐藏了多层的存在，在用户的角度看来，只存在一个文件系统。
●一个镜像可以放在另一个镜像的上面。位于下面的镜像称为父镜像，最底部的镜像成为基础镜像。
●当从一个镜像启动容器时，docker会在最顶层加载一个读写文件系统作为容器。

所谓只读镜像，就是这些镜像都不能修改。如果需要改时，docker 在最顶层加载一个读写文件系统作为容器，在此容器上进行修改，得到一个新的镜像。

总的来说，分层的好处就是：方便复用

思考答案：
（1）docker 镜像本质是什么？
      是个分层文件系统。
（2）docker中一个 centos 镜像为什么只有200MB，而一个 centos 操作系统的 iso 文件却有几个G?
      Centos 的 iso 镜像文件包含 bootfs 和 rootfs， 而 docker 的 centos 镜像复用操作系统的 bootfs， 只有 rootfs和其他镜像层。
（3）docker中一个tomcat 镜像为什么有500MB，而一个 tomcat 安装包只有70多MB?
      由于 docker 中镜像时分层的， tomact 虽然只有70MB，但是它需要依赖于父镜像（如 JDK镜像）和基础镜像，所有整个对外暴露的 tomact 镜像大小有 500MB。

制作镜像
（1）容器转为镜像

sudo docker commit 容器id  镜像名称：版本号 // 目录挂载的不生效
sudo docker save -o 压缩文件名称  镜像名称：版本号
sudo docker load -i  压缩文件名称

（2）通过dockfile 进行制作，详见案例。

二、dockerfile概念及作用

dockerfile 是一个文本文件，该文件包含了很多条指令，每一条指令构建一层，基于基础镜像就最终能够构建出一个新的镜像。
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；

可以在docker hub官网查询 dockerfile。

三、dockerfile关键字

关键字	作用	备注
FROM	指定父镜像	指定dockerfile是基于哪个image构建的
MAINTAINER	作者信息	用来标明这个dockerfile是谁写的
LABEL	标签	用来标明dockerfile的标签可以使用Label代替Maintainer，最终都是在docker image基本信息中可以查看
RUN	执行命令	执行一段命令默认是/bin/bash格式：RUN command 或者RUN[“command”，“param1”，“param2”]
CMD	容器启动命令	提供启动容器时候的默认命令和ENTRYPOINT配合使用。格式CMD command param1 param2或者CMD[“command”，“param1”，“param2”]
ENTRYPOINT	入口	一般在制作一些执行就关闭的容器中会使用
COPY	复制文件	build的时候复制文件到image中
ADD	添加文件	build的时候添加文件到image中不仅仅局限于当前build上下文可以来源于远程服务
ENV	环境变量	指定build时候的环境变量可以在启动的容器的时候通过-e覆盖格式ENV name=value
ARG	构建参数	构建参数只在构建的时候使用的参数如果有ENV那么ENV的相同名字的值始终覆盖arg的参数
VOLUME	数据卷	指定build的image哪些目录可以启动的时候挂载到文件系统中启动容器的时候使用-V绑定格式VOLUME[“目录”]
VOLUME	数据卷	指定build的image哪些目录可以启动的时候挂载到文件系统中启动容器的时候使用-V绑定格式VOLUME[“目录”]

四、案例

实操步骤：

# 第一步: 编辑 dockerfile
FROM centos:7
MAINTAINER  xxx <xxx_yyy@163.com>

RUN yum install -y vim
WORKDIR /usr

cmd /bin/bash
# 第二步：通过build命令构建镜像
sudo docker build -f ./centos_dockerfile -t  别名：版本号 .

♦ dockerfile 服务编排

一、服务编排概念

微服务架构的应用系统中一般包含若干个微服务，每个微服务一般都会部署多 个实例，如果每个微服务都要手动启停维护的工作量会很大。

● 要从Dockerfile build image或者去dockerhub拉取image；
● 要创建多个container；
● 要管理这些container（启动停止删除）；

服务编排：按照一定的业务规则批量管理容器

二、docker compose 概述

Docker Compose 是一个编排多容器分布式部署的工具，提供命令集管理容器化应用的完整开发周期，包括服务构建，启动和停止。使用步骤：
（1）利用Dockerfile定义运行环境镜像
（2）使用docker-compose.yml定义组成应用的各服务
（3）运行docker-compose up启动应用

三、案例

♦ docker 私有仓库

一、搭建私有仓库

Docker官方的 Docker hub是一 个用于管理公共镜像的仓库，我们可以从上面拉取镜像到本地，也可以把我们自己的镜像推送上去。但是，有时候我们的服务器无法访问互联网，或者你不希望将自己的镜像放到公网当中，那么我们就需要搭建自己的私有仓库来存储和管理自己的镜像。

二、上传镜像到私有仓库

三、从私有仓库拉取镜像

sudo docker pull 镜像名：版本

♦ docker容器虚拟化与传统虚拟机比较

容器就是将软件打包成标准化单元，以用于开发、交付和部署。
● 容器镜像是轻量的、可执行的独立软件包，包含软件运行所需的所有内容：代码、运行时环境、系统工具、系统库和设置。
● 容器化软件在任何环境中都能够始终如一地运行。
● 容器赋予了软件独立性，使其免受外在环境差异的影响，从而有助于减少团队间在相同基础设施上运行不同软件时的冲突。

相同：
● 容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配优势；
不同：
● 容器虚拟化的是操作系统，虚拟机虚拟化的是硬件；
● 传统虚拟机可以运行不同的操作系统，容器只能运行同一类型操作系统；

配合该笔记的资料可以联系作者邮箱：xsx_2018@yeah.net。