容器：docker——快速入门

一、docker 简介

1.1 什么是虚拟化（Virtualization）

虚拟化是一种计算机资源的管理技术，用来创建模拟的（或虚拟的）计算环境，而不是物理环境，或者说，它可以将一台物理计算机“变成”多台虚拟的、逻辑上的计算机。

比如我们常用的vmware workstation、kvm虚拟机等，都是常用的虚拟化软件，通过这些软件，我们就可以在一台电脑上安装多个操作系统，如同拥有了多台电脑一样。

1.2 什么是 docker

Docker是一个用于开发、发布和运行应用程序的开放平台，是使用 go 语言开发的，并遵从 Apache2.0 开源协议。

Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的==容器（container）==中，然后在别的机器上快速运行，而免去搭建环境的繁琐步骤。比如，你在本地用Python开发了一个网站后台，开发测试完成后，就可以将Python3及其依赖包、Flask及其各种插件、Mysql、Nginx等打包到一个容器中，然后部署到任意你想部署到的环境。

Docker 也可以实现虚拟化的功能，比如，可以在一台机器上或者说是一个操作系统中运行多个 MySQL 容器，而且彼此之前互不干扰，如同运行在多个机器上。

1.3 容器与传统虚拟机的区别

• 传统虚拟机：

  虚拟机在本质上就是在模拟一台真实的计算机设备，给人的感觉就是在管理一个个的真实的机器。每个虚拟机上都有一个完整的操作系统。因此，占用资源多，启动速度也慢，但是隔离性和安全性强。

• 容器：

  容器则是模拟一个应用程序所需要的运行环境，给人的感觉就是在管理一个个的应用程序。它与虚拟机间的最大区别在于，各容器系统共享主机系统的内核。因此，占用资源少，速度快，但是隔离性和安全性稍差。

1.4 docker 的架构

Docker 使用客户端-服务器架构：

• Docker 客户端与 Docker 守护进程对话；
• Docker 守护进程负责构建、运行和分发你的 Docker 容器。

Docker 客户端和守护进程可以运行在同一个系统上，也可以运行在不同的系统上，然后通过远程连接进行交互。

**Docker 客户端和守护进程通过 UNIX 套接字或网络接口使用 REST API 进行通信。**另一个 Docker 客户端是 Docker Compose，用来处理由一组容器组成的应用程序。

• docker 守护进程：

  Docker 守护进程（dockerd）监听 Docker API 请求，并管理 Docker 对象，如图像、容器、网络和卷。一个守护进程也可以与其他守护进程通信来管理Docker 服务。

• docker 客户端：

  Docker 客户端（Docker）是用户与 Docker 交互的主要方式。当您使用docker run 等命令时，客户端会将这些命令发送给 dockerd，由 dockerd 执行。Docker客户端可以与多个守护进程通信。

• docker 注册表：

  Docker 注册表存储 Docker 镜像（images）。Docker Hub 是 docker 官方提供的一个镜像中心，任何人都可以使用，Docker 默认在 Docker Hub 上寻找镜像。但我们也可以修改为自己的私有镜像中心。

• docker 对象（Docker objects）：

  • 镜像（Images）：

    镜像是一个只读的模板，带有创建 Docker 容器的指令，可以看作是 docker 容器的安装包。

    您可以创建自己的镜像，也可以使用其他人创建并发布在镜像中心中的镜像。

  • 容器（Containers）：

    一个容器就是一个可运行的镜像实例。通过 Docker API 和 CLI 可以创建、启动、停止、移动和删除容器。您可以将容器连接到一个或多个网络，向其添加存储，甚至根据其当前状态创建一个新的镜像。

    默认情况下，容器与其他容器及其主机相对隔离，而且隔离的程度是可以控制的。

    当容器被移除时，在容器中所做的所有更改都将消失，除非事先存储在持久存储中。

下面我们通过一个运行 docker 容器的命令来了解一下 docker 的执行流程：

$ docker run -i -t ubuntu /bin/bash

假设用的是默认的 docker registries，docker 会做以下操作：

1. 如果本地没有 ubuntu 镜像，Docker 从你配置的 docker 注册表中拉取 （就是下载）镜像。
2. 从镜像中生成一个新的容器。
3. 为容器分配一个可读写的文件系统，作为它的最底层。这允许运行的容器在其本地文件系统中创建或修改文件和目录。
4. 创建了一个网络接口让容器连接到网络，包括为容器分配一个IP地址。默认情况下，容器可以使用主机的网络连接到外部网络。
5. 启动容器并执行/bin/bash，因为有-i和-t参数，所以容器是以交互方式运行并连接到您的终端，所以您可以使用键盘输入内容，同时会将结果输出到您的终端。
6. 当您输入exit终止/bin/bash命令时，容器将停止，但不会删除。

二、在 Ubuntu 上安装 docker

2.1 安装和换源

1. 卸载旧的版本（可选）：

   sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc
   

   删除残留的镜像、容器、配置文件等：

   sudo rm -rf /var/lib/docker
   sudo rm -rf /var/lib/containerd
   

2. 第一次在新主机上安装 Docker Engine 之前，需要先设置 Docker 库。之后就可以直接从存储库中安装和更新 Docker ：

   sudo apt-get update
   
   sudo apt-get install \
       ca-certificates \
       curl \
       gnupg \
       lsb-release
   

3. 添加 Docker 的官方GPG 密钥：

   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
   

4. 设置稳定存储库：

   echo \
     "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
     $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
   

5. 安装 docker engine：

   sudo apt-get update
   
   sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
   

6. 运行 hello-world 镜像，该镜像只是为了测试安装使用，它会打印一些信息后自动退出：

   sudo docker run hello-world
   

7. 如果镜像拉取速度慢，可以跟换国内的镜像中心（以DaoCloud为例）：

   curl -sSL https://get.daocloud.io/daotools/set_mirror.sh | sh -s http://f1361db2.m.daocloud.io
   
   sudo systemctl restart docker  # 重启 docker
   

   查看 docker 的概要信息：

   sudo docker info
   

2.2 以非 root 用户管理 Docker（可选）

Docker 守护进程绑定到 Unix 套接字而不是 TCP 端口。默认情况下，Unix套接字属于 root 用户，所以其他用户只能使用 sudo 来访问它。

如果你不想在 docker 命令前加上 sudo ，可以创建一个名为 docker 的 Unix 组，并向其添加用户。当 Docker 守护进程启动时，它会创建一个 Unix 套接字供 Docker 组的成员访问。

注意！docker 组授予等同于 root 用户的特权。这会影响到系统的安全，详细信息请参阅：Docker Daemon Attack Surface.

具体步骤：

1. 创建 docker 用户组：

   sudo groupadd docker
   

2. 添加用户到 docker 用户组：

   sudo usermod -aG docker $USER
   

3. 重启或者运行以下命令：

   newgrp docker
   

三、快速入门

3.1 镜像操作

• 通过镜像中心查找镜像：

  到 Docker Hub，搜索想要的镜像。注意！尽量选择带有“Official Image”标志的，这说明该镜像是官方提供的。

  然后按照详情页面中的说明，进行拉取和运行。

• 通过命令查找镜像：

  docker search 镜像名称
  docker -f is-official=true search 镜像名称  # 根据所提供的条件过滤输出，这里的条件是官方镜像
  

• 查看本机中已有的镜像：

  docker images
  

  输出：

  REPOSITORY	TAG	IMAGE ID	CREATED	SIZE
  hello-world	latest	feb5d9fea6a5	4 months ago	13.3kb
  镜像仓库	镜像的标签	镜像ID	镜像创建时间	镜像大小

  同一个仓库里可以有多个 TAG，代表这个镜像的不同版本。

• 拉取镜像：

  docker pull 镜像名称     # 最新版本
  docker pull 镜像名称:标签     # 指定版本
  

• 查看镜像详细信息：

  docker inspect 镜像名称或id
  

• 删除镜像：

  docker rmi 镜像名称或id
  docker rmi `docker images -a -q`    # 删除所有
  

3.2 容器操作

• 创建并运行容器：

  docker run 镜像名称
  docker run -d 镜像名称     # 在后台运行容器并打印容器ID
  docker run -i 镜像名称     # 交互式运行
  docker run -t 镜像名称 /bin/bash    # 指定一个伪终端，一般和 -i 合用
  docker run --name=容器名称 镜像名称    # 给容器指定一个名称
  docker run -e A=a 镜像名称    # 设置环境变量
  

  伪终端的意思是：该终端是 docker 模拟出来的终端，并不是实际的终端。

• 查看本地容器：

  docker ps       # 正在运行的容器
  docker ps -a    # 所有的容器
  

  输出：

  CONTAINER ID	IMAGE	COMMAND	CREATES	STATUS	PORTS	NAMES
  9440fa54f841	redis	“docker-entrypoint.s…”	41 seconds ago	Up 40 seconds	6379/tcp	redis
  容器id	镜像名称	引用命令	创建时间	容器状态	暴露的端口	容器名称

• 删除容器：

  docker rm 容器名称或容器id
  docker rm `docker ps -a -q`    # 删除所有
  docker rm -f 容器名称或容器id    # 强制删除
  

• 查看容器详细信息：

  docker inspect 容器名称或容器id
  docker inspect --format='{{.NetwoekSettings.IPAddress}}' 容器名称或容器id    # 过滤出容器的 ip 地址
  

• 查看容器运行日志：

  docker logs 容器名称或id
  

• 停止正在运行的容器：

  docker stop 容器名称或容器id
  

3.3 宿主机与容器交互

• 通过命令进入容器：

  docker exec -it 容器名称或id /bin/bash
  

  exec真正的作用是执行一个命令，/bin/bash的位置写的就是要执行的命令。

• 通过 ssh 连接：

  在容器内部安装 ssh 的服务端。

• 退出：

  exit
  

• 拷贝文件：

  docker cp 宿主机文件 容器id:目标路径  # 宿主机文件拷贝到容器
  docker cp 容器id:文件 宿主机中的路径  # 容器文件拷贝到宿主机
  

• 目录映射：

  将容器中的目录映射到宿主机（安装了该 docker 程序的主机）目录上。

  docker run -v 宿主机目录:容器目录 -v 宿主机目录:容器目录…… 镜像名称  
  

  之后宿主机对该目录的修改，会影响到容器内的目录。反之亦然。

• 端口映射：

  将容器中应用的端口映射到宿主机中的端口，以便从外部访问宿主机上的容器。

  docker run -p 宿主机端口:容器端口 -p 宿主机端口:容器端口…… 镜像名称 
  

  之后，通过设置的宿主机端口，就能连接到容器。

3.4 容器的备份与恢复

3.4.1 备份

• 将容器保存为镜像：

  docker commit 容器名称或id 镜像名称
  

• 将镜像打包成压缩包：

  docker save -o 压缩包名称 镜像名称或id
  

3.4.2 恢复

• 将压缩包恢复为镜像：

  docker load -i 压缩包路径