Docker的安装部署、镜像构建与优化

于 2020-06-03 09:16:34 发布
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文章标签： linux docker
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本文介绍了Docker的基本概念、容器与虚拟机的区别、Docker的安装部署步骤，以及如何通过Dockerfile构建和优化镜像。通过实例展示了Docker在2048小游戏和Ubuntu环境中的应用，强调了Docker的轻量级和高效性，讨论了Dockerfile的使用技巧和镜像优化策略。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

1.什么是Docker？

    Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的镜像中，然后发布到任何流行的 Linux或Windows 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。
一个完整的Docker有以下几个部分组成：
　　DockerClient客户端
　　Docker Daemon守护进程
　　Docker Image镜像
　　DockerContainer容器
起源
　　Docker 是 PaaS 提供商 dotCloud 开源的一个基于 LXC 的高级容器引擎，源代码托管在 Github 上, 基于go语言并遵从Apache2.0协议开源。
　　Docker自2013年以来非常火热，无论是从 github 上的代码活跃度，还是Redhat在RHEL6.5中集成对Docker的支持, 就连 Google 的 Compute Engine 也支持 docker 在其之上运行。
    Docker是一个命令行工具，它提供了中央“docker”执行过程中所需的所有工具。这使得Docker的操作非常简单。
Docker 架构
　　Docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式，使用远程API来管理和创建Docker容器。Docker 容器通过 Docker 镜像来创建。容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。

Docker面向对象
容器对象
镜像类

    Docker采用 C/S架构 Docker daemon 作为服务端接受来自客户的请求，并处理这些请求（创建、运行、分发容器）。 客户端和服务端既可以运行在一个机器上，也可通过 socket 或者RESTful API 来进行通信。
　　Docker daemon 一般在宿主机后台运行，等待接收来自客户端的消息。 Docker 客户端则为用户提供一系列可执行命令，用户用这些命令实现跟 Docker daemon 交互。

2.容器和虚拟机的区别

容器特点：容器共享宿主机的操作系统，容器的迁移非常方便，可以迁移到任何地方，只需要将容器拷贝到你的u盘，容器基本上是秒级部署，单台主机可以支持上千个容器
虚拟机原理：在宿主主机上运行虚拟机的操作系统，相当于再启动了一个主机，镜像比较大，而且操作系统会占用额外的cpu、内存、硬盘，底层必须要有qemu，就是内核的虚拟化、kvm的支持，可以做到完全隔离，而容器只能做到安全隔离

我们用的传统虚拟机如 VMware ， VisualBox 之类的需要模拟整台机器包括硬件，每台虚拟机都需要有自己的操作系统，
虚拟机一旦被开启，预分配给它的资源将全部被占用。 每一台虚拟机包括应用，必要的二进制和库，以及一个完整的用户操作系统。
而容器技术是和我们的宿主机共享硬件资源及操作系统，可以实现资源的动态分配。
容器包含应用和其所有的依赖包，但是与其他容器共享内核。容器在宿主机操作系统中，在用户空间以分离的进程运行
容器技术是实现操作系统虚拟化的一种途径，可以让您在资源受到隔离的进程中运行应用程序及其依赖关系。
通过使用容器，我们可以轻松打包应用程序的代码、配置和依赖关系，将其变成容易使用的构建块，
从而实现环境一致性、运营效率、开发人员生产力和版本控制等诸多目标。
容器可以帮助保证应用程序快速、可靠、一致地部署，其间不受部署环境的影响

3.Docker的安装部署和简单应用(2048小游戏,ubuntu)

Docker的安装启动
（1）从物理机上获取安装docker时所需要的安装包
docker-ce-18.09.6-3.el7.x86_64.rpm
docker-ce-cli-18.09.6-3.el7.x86_64.rpm
containerd.io-1.2.5-3.1.el7.x86_64.rpm
container-selinux-2.21-1.el7.noarch.rpm
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
（2）启动 docker，设置为开机自启动
systemctl start docker
systemctl enable docker
在这里插入图片描述
管理docker常用的基础命令

docker load -i ubuntu.tar导入镜像
docker run -it --name vm1 ubuntu创建容器（以ubuntu镜像为模板）
docker ps查看容器状态
docker ps -a查看容器状态（包括不活跃的容器）
docker attach vm1连接容器
docker top vm1查看容器进程
docker logs vm1查看容器指令输出 -f 参数可以实时查看
docker inspect vm1查看容器详情
docker stats vm1查看容器资源使用率
docker diff vm1查看容器修改
docker stop vm1停止容器
docker start vm1启动容器
docker kill vm1强制结束容器进程
docker rm vm1删除容器
docker rmi mirror删除镜像

删除镜像使用rmi，删除容器使用rm
Docker的应用
实例一：利用容器简单搭建一个2048小游戏
(1)从物理机上获取2048小游戏的镜像tar包到server1
在这里插入图片描述
(2)docker命令导入镜像game2048.tar
docker load -i game2048.tar
在这里插入图片描述
docker run -d --name game1 -p 80:80 game2048 后台运行容器 （-d后台运行，-p端口映射，宿主主机80端口和容器80端口）
docker ps 查看当前运行的容器
docker ps -a 查看所有的容器
docker images 查看系统存在的镜像
du -sh game2048.tar查看tar包大小
在这里插入图片描述
(3)在浏览器访问server1的ip,前提条件是server1的80端口没有被占用，这样就可以通过server1访问容器vm1的80端口
输入server1的ip:172.25.254.1，可以看到2048的游戏界面
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docker info 查看 docker 信息
有警告WARNING
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vim /etc/sysctl.d/docker.conf 	##解决docker信息中出现的警告
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
sysctl --system		##使生效

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实例二：利用docker创建一个交互式容器
(1)从物理机获取ubuntu的镜像到server1
导入镜像
在这里插入图片描述
(2)查看镜像大小并运行

docker run -it --name vm3 ubuntu	##创建一个vm1的容器，-it表示打开交互式docker界面（ubuntu自带，rhel镜像需要在后面再加bash）

uname -r 容器vm1的内核版本与宿主机的内核版本一致
在容器中建立文件file1、file2
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(3)删除容器，重新运行容器，刚才建立的文件不存在了
容器类似于快照，可以随时还原
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docker所有的数据都存放在/var/lib/docker目录中
在这里插入图片描述

4.镜像的构建

构建一个新的镜像有两种方式：docker commit 和 Dockerfile
1、docker commit（不推荐使用）
（1）获取一个镜像busybox.tar，linux系统基础的文件系统， 适合从零开始构建镜像
在这里插入图片描述
（2）docker load -I busybox.tar 导入busybox的镜像
docker run -it --name vm1 busybox 运行容器
vi testfile 编辑一个文件
快捷键：ctrl+p+q 退出容器但不关闭
docker ps
只显示了sh，看不到操作的镜像一般是不会用的，必须让其他人看到你做了什么操作，证明我们已经把这个文件封装到镜像里去了
docker attach vm1 重新连接到容器
在这里插入图片描述
（3）docker commit vm1 test:v1 提交更改过的容器
test比busybox多了一步sh
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（4）重新运行更改后封装的容器
编辑的testfile文件还存在
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2、Dockerfile
Dockerfile相当于ansible中的playbook，把你像构建镜像的操作写在文件里，根据这个文件构建镜像，这样可以看到新镜像构建的过程

mkdir docker 	##新建目录docker来放dockerfile， docker 引擎会提交这个目录下的所有数据，该目录下不要放其他文件
vim Dockerfile
 FROM busybox 	##指定以busybox镜像为基础 
 RUN echo testfile > file1	##操作
 RUN echo testfile > file2
docker build -t test:v2 .	##构建镜像v2，表示提交当前目录中的内容
		##第一步，基础容器；第二步，添加第一条命令后的容器；第三步，添加第二条命令后的容器

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

docker history test:v2 	##可以看到新建镜像过程的全部操作

在这里插入图片描述
再次更改Dockerfile，构建容器，如果有相同的镜像层，它会从缓存中读取，容器构建速度变快
在这里插入图片描述
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docker rmi test:v1	##删除镜像

在这里插入图片描述

5.Dockerfile中的一些用法

1、COPY和ADD用法
COPY可以把本机的文件拷贝到我们的容器中，方便部署

vim Dockerfile
FROM busybox 
COPY testfile /tmp	##本机文件拷贝到容器中的/tmp目录
echo helloworld > testfile 	##建立本地文件
docker build -t test:v1 .	##构建镜像
docker run -it --name vm1 test:v1	##运行容器

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
ADD和COPY用法一样，它在拷贝文件的同时可以解压文件
获取一个nginx安装包，编辑Dockerfile

vim Dockerfile
FROM busybox 
COPY testfile /tmp
ADD nginx-1.16.1.tar.gz /tmp	##拷贝并解压文件
docker build -t test:v2 . 	##构建镜像
docker run -it --name vm1 test:v2	##运行容器，可以看到文件已经被解压

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
2、VOLUME(数据卷)用法

vim Dockerfile
FROM busybox 
COPY testfile /tmp
ADD nginx-1.16.1.tar.gz /tmp
VOLUME ["/data"] 	##在容器启动时会自动新建这个目录/data
docker build -t test:v3 .	##构建镜像
docker run -it --name vm2 test:v3	##运行容器

在这里插入图片描述

docker inspect vm2	##查看vm2信息，这个容器所对应的数据存放在 “Source”后的目录中，这个目录对应的就是容器里面的/data目录

在这里插入图片描述
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docker attach vm2	##可以在/data看到在宿主机上新建的文件，在容器里也可以看到

在这里插入图片描述
容器中数据卷挂载到指定目录 -v

docker run -it --name vm2 -v /opt/data:/data test:v3 	##/opt/data是宿主机的目录（不存在时会自动新建），/data是容器对应的目录

在容器的/data目录中建立文件，指定的挂载目录下可以看到
在这里插入图片描述
3、WORKDIR用法
WORKDIR是在镜像中的工作目录，相当于cd
WORKDIR为 ADD、RUN、COPY 等命令设置在镜像中的工作目录，不存在会新建
CMD 和 ENTRYPOINT 都是用于设置容器启动后执行的命令，
但是 CMD 会被 docker run 后面的命令行覆盖，而 ENTRYPOINT 一定会被执行
docker run 后面的参数可以传递给 ENTRYPOINT 指令当作参数
Dockerfile 中只能指定一个 ENTRYPOINT，如果有多个，只有最后一个生效
Dockerfile的两种格式：shell、exec
（1）shell 格式

vim Dockerfile
FROM busybox 
ENV name world 	##定义变量 name，值为 world 
ENTRYPOINT echo "hello,$name" 	##使用变量
docker build -t test:v4 .
docker run --rm test:v4 ##–rm 表示这个容器在运行完之后把它删除（一次性容器）

在这里插入图片描述
（2）exec 格式
exec格式+ENTRYPOINT

vim Dockerfile
FROM busybox
ENV name world 
ENTRYPOINT ["/bin/sh","-c","echo hello,$name"]	##变量被成功解析
docker build -t test:v6 .
docker run --rm test:v6

在这里插入图片描述
exec格式+CMD

vim Dockerfile
FROM busybox 
ENTRYPOINT ["/bin/echo","hello"] 
CMD ["world"]
docker build -t test:v7 .
docker run --rm test:v7 ##当 docker run命令行里没有指定命令时，CMD会执行，有的话CMD命令就会被覆盖

在这里插入图片描述

6.Dockerfile构建镜像的优化

镜像的优化：
选择最精简的基础镜像
减少镜像层数
清理镜像构建的中间产物
注意优化 网络请求
尽量用构建缓存
使用多阶段构建镜像
实验：
以rhel7镜像构建容器，并在容器中安装nginx的源码包
以此容器构建新的镜像并做优化
（1）获取rhel7镜像并导入
在这里插入图片描述
（2）编写Dockerfile

vim Dockerfile
FROM rhel7
EXPOSE 80 	##暴露的端口80
MAINTAINER wsp333@sina.com
COPY dvd.repo /etc/yum.repos.d/ 	##dvd.repo需要在同级目录
RUN rpmdb --rebuilddb 	##在yum之前重新构建 rpm 数据库 
RUN yum install -y gcc make pcre-devel zlib-devel 
ADD nginx-1.16.1.tar.gz /mnt 
WORKDIR /mnt/nginx-1.16.1
RUN sed -i 's/CFLAGS="$CFLAGS -g"/#CFLAGS="$CFLAGS -g"/g' auto/cc/gcc     ##关闭debug日志
RUN ./configure --prefix=/usr/local/nginx 
RUN make 
RUN make install 
ENTRYPOINT ["/usr/local/nginx/sbin/nginx" , "-g" , "daemon off;"]

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
（3）第一次构建镜像，查看大小为303M

docker build -t nginx:v1 .

优化1
再次编辑Dockerfile，清理镜像构建的中间产物，在使用 yum 安装软件包时会产生缓存，在/var/cache/yum 中清理 yum 缓存和编译后的目录

FROM rhel7
EXPOSE 80 	##暴露的端口80
MAINTAINER wsp333@sina.com
COPY dvd.repo /etc/yum.repos.d/ 	
RUN rpmdb --rebuilddb 	 
RUN yum install -y gcc make pcre-devel zlib-devel && yum clean all	##清理yum缓存
ADD nginx-1.16.1.tar.gz /mnt 
WORKDIR /mnt/nginx-1.16.1
RUN sed -i 's/CFLAGS="$CFLAGS -g"/#CFLAGS="$CFLAGS -g"/g' auto/cc/gcc    
RUN ./configure --prefix=/usr/local/nginx 
RUN make 
RUN make install 
RUN rm -fr /mnt/nginx-1.16.1	##清理编译后的目录
ENTRYPOINT ["/usr/local/nginx/sbin/nginx" , "-g" , "daemon off;"]

docker build -t nginx:v2 .
在这里插入图片描述第一次优化，查看大小为277M
在这里插入图片描述
优化2
将RUN都放在一行，减少镜像层数

FROM rhel7 
EXPOSE 80 
MAINTAINER wsp333@sina.com
COPY dvd.repo /etc/yum.repos.d/
ADD nginx-1.16.1.tar.gz /mnt 
WORKDIR /mnt/nginx-1.16.1
RUN rpmdb --rebuilddb && yum install -y gcc make pcre-devel zlib-devel && yum clean all &&./configure--prefix=/usr/local/nginx&&make&&makeinstall&&rm-fr/mnt/nginx-1.16.1
ENTRYPOINT ["/usr/local/nginx/sbin/nginx" , "-g" , "daemonoff;"]

docker build -t nginx:v3 .
在这里插入图片描述
第二次优化，查看大小为258M
在这里插入图片描述
优化3
多阶段构建镜像
在构建 nginx 镜像时，最终只需要的是/usr/local/nginx 的二进制程序，其他过程都可以不要，那么我们可以把构建过程在一个镜像中完成，二进制程序放在一个新的镜像中，这样新的镜像就很小了

FROM rhel7 as build ##作为构建过程的镜像 
EXPOSE 80 
MAINTAINER wsp333@sina.com
COPY dvd.repo /etc/yum.repos.d/
ADD nginx-1.16.1.tar.gz /mnt 
WORKDIR /mnt/nginx-1.16.1
RUN rpmdb --rebuilddb && yum install -y gcc make pcre-devel zlib-devel && yum clean all &&./configure--prefix=/usr/local/nginx&&make&&makeinstall&&rm-fr/mnt/nginx-1.16.1

FROM rhel7 
EXPOSE 80 
MAINTAINER wsp333@sina.com
VOLUME ["/usr/local/nginx/html"]	##使用容器时可以在宿主机对容器内容进行发布 
COPY --from=build/usr/local/nginx/usr/local/nginx 	##拷贝 nginx二进制程序目录 
ENTRYPOINT ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-g","daemonoff;"]

docker build -t nginx:v4 .
在这里插入图片描述
第三次优化，查看大小为141M
在这里插入图片描述
优化4
使用更加精简的基础镜像
从底层优化
首先我们需要导入一个distroless和nginx镜像
distroless镜像只包含应用程序及其运行时依赖项，不包含程序包管理器、shell以及在标准Linux发行版中可以找到的任何其他程序
用distroless去除容器中所有不必要的东西

docker load -I nginx.tar	##导入 nginx 镜像
docker load -I distroless.tar	##导入 distroless 镜像

在这里插入图片描述
编写 Dockerfile

mkdir distroless
vim Dockerfile
FROM nginx as base

#https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_tz_database_time_zones ARG 
Asia/Shanghai #修改时区

RUN mkdir -p /opt/var/cache/nginx &&\ 
cp -a --parents /usr/lib/nginx /opt &&\ 
cp -a --parents/usr/share/nginx /opt &&\ 
cp -a --parents/var/log/nginx /opt &&\ 
cp -aL --parents/var/run /opt &&\ 
cp -a --parents/etc/nginx /opt &&\ 
cp -a --parents/etc/passwd/opt &&\ 
cp -a --parents/etc/group /opt &&\ 
cp -a --parents/usr/sbin/nginx /opt &&\ 
cp -a --parents/usr/sbin/nginx-debug /opt &&\ 
cp -a --parents/lib/x86_64-linux-gnu/libpcre.so.* /op t&&\ 
cp -a --parents/lib/x86_64-linux-gnu/libz.so.* /opt &&\ 
cp -a --parents/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.* /opt &&\ 
cp -a --parents/lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.* /opt &&\ 
cp -a --parents/lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.* /opt &&\ 
cp -a --parents/lib/x86_64-linux-gnu/libcrypt.so.* /opt &&\ 
cp -a --parents/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.* /opt &&\ 
cp -a --parents/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libcrypto.so.* /opt &&\ 
cp/usr/share/zoneinfo/${TIME_ZONE:-ROC} /opt/etc/localtime
FROM gcr.io/distroless/base
FROM gcr.io/distroless/base
COPY --from=base /opt /
EXPOSE 80 443
ENTRYPOINT ["nginx","-g","daemonoff;"]

在这里插入图片描述

docker build -t nginx:v5 .
docker run -d --name nginx nginx:v5
docker inspect nginx

在这里插入图片描述
第四次优化，查看大小为26.8M
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
能正常访问到Nginx默认发布页，证明容器镜像可以正常使用
在这里插入图片描述
查看IP
在这里插入图片描述

docker rm -f nginx
docker build -t nginx:v5 .
docker run -d -p 80:80 --name nginx ngin:5	##做端口映射，在浏览器上可以进行访问

在这里插入图片描述
在浏览器上访问宿主主机ip，可以访问到容器中的内容
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