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Docker入门(一)

笔记 benz 2年前 (2019-01-04) 88次浏览 0个评论 扫描二维码
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为什么会有docker的出现

一款产品从开发到上线,从操作系统,到运行环境,再到应用配置。作为开发+运维之间的协作我们需要关心很多东西,这也是很多互联网公司不得不面对的问题,特别是各种版本的迭代之后,不同版本环境的兼容,对运维人员都是考验。
比如说:开发人员在本机开发代码调试运行正常,但是,运维人员一部署到服务器上,却发现运行报错,找开发人员,却得到“在我这里可以正常运行”的尴尬。开发与部署之间的环境与配置问题,开发的环境是Windows,部署的环境是Linux;开发时所需要的配置,部署也要配置一遍,而且,多台服务器部署,每台服务器都要重复配置。
docker之所以发展如此迅速,也是因为它对此给出了一个标准化的解决方案。
环境配置如此麻烦,换一台机器,就要重来一次,费时费力。很多人想到,能不能从根本上解决问题,软件可以带环境安装?也就是说,安装的时候,把原始环境一模一样地复制过来(代码、配置、系统、数据)。开发人员利用Docker可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。
之前在服务器配置一个应用的运行环境,要安装各种软件,就拿尚硅谷电商项目的环境来说吧,Java/Tomcat/MySQL/JDBC驱动包等。安装和配置这些东西有多麻烦就不说了,它还不能跨平台。假如我们是在Windows上安装的这些环境,到了Linux又得重新安装。况且就算不跨操作系统,换另一台同样操作系统的服务器,要移植应用也是非常麻烦的。
传统上认为,软件编码开发/测试结束后,所产出的成果即是程序或是能够编译执行的二进制字节码等(Java为例)。而为了让这些程序可以顺利执行,开发团队也得准备完整的部署文件,让维运团队得以部署应用程式,开发需要清楚的告诉运维部署团队,用的全部配置文件+所有软件环境,不过,即便如此,仍然常常发生部署失败的状况。Docker镜像的设计,使得Docker得以打破过去【程序即应用】的观念。透过镜像(images)将作业系统核心除外,运作运用程式所需要的环境系统,由下而上打包,达到应用程式跨平台间的无缝接轨运作。

什么是Docker

Docker是基于Go语言实现的云开源项目。现在主流的Linux操作系统都已经支持Docker。例如,Redhat RHEL 6.5/ CentOS 6.5往上的操作系统、Ubuntu 14.04操作系统,都已经默认带有Docker软件包。
Docker的主要目标是“Build, Ship and Run Any App, Anywhere”,即通过对应用组件的封装(Packaging )、分发(Distribution )、部署( Deployment)、运行(Runtime )等生命周期的管理,达到应用组件级别的“一次封装,到处运行”。这里的应用组件,既可以是一个Web应用,也可以是一套数据库服务,甚至是一个操作系统或编译器。
Docker引擎的基础是Linux容器(Linux Containers, LXC)技术。IBM DeveloperWorksL上给出了关于容器技术的准确描述:
容器有效地将由单个操作系统管理的资源划分到孤立的组中,以便更好地在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求。与虚拟化相比,这样既不需要指令级模拟,也不需要即时编译。容器可以在核心CPU本地运行指令,而不需要任何专门的解释机制。此外,也避免了准虚拟化( paravirtualization )和系统调用替换中的复杂性。
Linux容器其实不是一个全新的概念。最早的容器技术可以追溯到1982年Unix系列操作系统上的chroot工具(直到今天,主流的Unix、Linux操作系统仍然支持和带有该工具)
读者可以简单地将Docker容器理解为一种沙盒(Sandbox)。每个容器内运行一个应用,不同的容器相互隔离,容器之间也可以建立通信机制。容器的创建和停止都十分快速,容器自身对资源的需求也十分有限,远远低于虚拟机。很多时候,甚至直接把容器当作应用本身也没有任何问题。

有什么优势

下表总结了使用Docke:容器技术与传统虚拟机技术的特性比较:

具体说来,Docker在开发和运维过程中,具有如下几个方面的优势:

  • 更高效的利用系统资源:由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销,Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度,都要比传统虚拟机技术更高效。因此,相比虚拟机技术,一个相同配置的主机,往往可以运行更多数量的应用。
  • 更快速的启动时间:传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟,而Docker 容器应用,由于直接运行于宿主内核,无需启动完整的操作系统,因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。
  • 一致的运行环境:开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致,导致有些bug 并未在开发过程中被发现。而Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境,确保了应用运行环境一致性,从而不会再出现「这段代码在我机器上没问题啊」这类问题。
  • 持续交付和部署:Docker是build once,run everywhere. 使用Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过Dockerfile 来进行镜像构建,并结合持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试,而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像,甚至结合持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。
  • 更轻松的迁移:Docker 使用的分层存储以及镜像的技术,使得应用重复部分的复用更为容易,也使得应用的维护更新更加简单,基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外,Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官方镜像,既可以直接在生产环境使用,又可以作为基础进一步定制,大大的降低了应用服务的镜像制作成本。使用Dockerfile 使镜像构建透明化,不仅仅开发团队可以理解应用运行环境,也方便运维团队理解应用运行所需条件,帮助更好的生产环境中部署该镜像。

Docker中基本概念

镜像(Image)

镜像,从认识上简单的来说,就是面向对象中的类,相当于一个模板。从本质上来说,镜像相当于一个文件系统。Docker 镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。

容器(Container)

容器,从认识上来说,就是类创建的实例,就是依据镜像这个模板创建出来的实体。容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。因此容器可以拥有自己的root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。

仓库(Repository)

仓库,从认识上来说,就好像软件包上传下载站,有各种软件的不同版本被上传供用户下载。镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主机上运行,但是,如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,Docker Registry 就是这样的服务。

Docker版本

Docker 划分为CE 和EE。CE 即社区版(免费,支持周期三个月),EE 即企业版,强调安全,付费使用。Docker在1.13 版本之后,从2017年的3月1日开始,版本命名规则变为如下:


Docker CE 每月发布一个Edge 版本(17.03, 17.04, 17.05…),每三个月发布一个Stable 版本(17.03, 17.06, 17.09…),Docker EE 和Stable 版本号保持一致,但每个版本提供一年维护。

分层存储

因为镜像包含操作系统完整的root 文件系统,其体积往往是庞大的,因此在Docker设计时,就充分利用Union FS 的技术,将其设计为分层存储的架构。所以严格来说,镜像并非是像一个ISO 那样的打包文件,镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,而是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。

镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。

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

Docker 镜像(Images) Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板。
Docker 容器(Container) 容器是独立运行的一个或一组应用。
Docker 客户端(Client) Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker API (https://docs.docker.com/reference/api/docker_remote_api) 与 Docker 的守护进程通信。
Docker 主机(Host) 一个物理或者虚拟的机器用于执行 Docker 守护进程和容器。
Docker 仓库(Registry) Docker 仓库用来保存镜像,可以理解为代码控制中的代码仓库。

Docker Hub(https://hub.docker.com) 提供了庞大的镜像集合供使用。

Docker Machine Docker Machine是一个简化Docker安装的命令行工具,通过一个简单的命令行即可在相应的平台上安装Docker,比如VirtualBox、 Digital Ocean、Microsoft Azure。

安装Docker

Win10

目前Docker方已经宣布Docker通过虚拟机方式支持Windows 7.1和8,前提是主机的CPU支持硬件虚拟化。由于近几年发布的Intel和AMD CPU基本都已支持了硬件虚拟化特性。因此在Windows使用Docker通常不会有硬件支持的问题
由于Docker引擎使用了Linux内核特性,所以在windows上运行的话,需要额外使用一个虚拟机来提供Linux支持。

下载:https://docs.docker.com/docker-for-windows/install/

Docker支持64 位版本的Windows 10 Pro,且必须开启Hyper-V。开启方式为:打开“控制面板”->“程序”-> “启动或关闭Windows功能”,找到Hyper-V并勾选,确定重启电脑。

安装下载好的Docker for Windows Installer.exe,如下:

鉴于国内网络问题,后续拉取Docker镜像十分缓慢,需要配置国内镜像加速,在系统右下角托盘Docker 图标内右键菜单选择Settings,打开配置窗口后左侧导航菜单选择Daemon,在Registry mirrors 一栏中填写加速器地址
https://registry.docker-cn.com ,之后点击Apply保存后Docker就会重启并应用配置的镜像地址了。

Ubuntu16.04+

在Ubuntu系统中安装较为简单,官方提供了脚本供我们进行安装。

执行这个命令后,脚本就会自动的将一切准备工作做好,并且把Docker CE 的Edge版本安装在系统中。

启动Docker CE

建立docker 用户组

默认情况下,docker 命令会使用Unix socket 与Docker 引擎通讯。而只有root 用户和docker 组的用户才可以访问Docker 引擎的Unix socket。出于安全考虑,一般Ubuntu系统上不会直接使用root 用户。因此,更好地做法是将需要使用docker 的用户加入docker用户组。

注销当前用户,重新登录Ubuntu,输入docker info,此时可以直接出现信息。

配置国内镜像加速

在/etc/docker/daemon.json 中写入如下内容(如果文件不存在请新建该文件)

重新启动服务

CentOS Docker安装

Docker支持以下的CentOS版本:
CentOS 7(64-bit)
CentOS 6.5(64-bit)或更高的版本
前提条件:
目前,CentOS仅发行版本中的内核支持Docker。
Docker运行在CentOS 7 上,要求系统为64位、系统内核版本为3.10以上。
Docker运行在CentOS 6.5 或更高的版本CentOS上,要求系统为64 位、系统内核版本为2.6.32-431或者更高版本。

Docker的C/S模式

Docker 采用了C/S 架构,包括客户端和服务端。Docker 守护进程(Daemon)作为服务端
接受来自客户端的请求,并处理这些请求(创建、运行、分发容器)。

Docker 守护进程一般在宿主主机后台运行,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 守护进程交互。我们之前在Win10的命令行中便是最主要的客户端:

Docker也为我们提供了Remote API来操作Docker的守护进程,也意味着我们可以通过自己的程序来控制Docker的运行。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:

至于Docker的客户端与守护进程之间的通信,其连接方式为socket连接。主要有三种socket连接方式:

  • unix:///var/run/docker.sock
  • tcp://host:port
  • fd://socketfd

完整的Docker的C/S连接方式的本质可以一般表示为如下:

使用Docker

容器的基操

  • 启动一次操作容器:docker run IMAGE_NAME [COMMAND] [ARG…]

例如,启动一个容器输出hello world。由于刚装上Docker,没有任何镜像,所以会先下载一个最新的ubuntu18.04的docker镜像。一次操作容器在处理完操作后会立即关闭容器。

  • 启动交互式容器:docker run -t -i –name=自定义名称 IMAGE_NAME /bin/bash
  • -i –interactive=true | false,默认是false
    -t –tty=true | false,默认是false
    –name 给启动的容器自定义名称,方便后续的容器选择操作

启动交互式的容器,就是类似虚拟机、云主机的操作方式,操作完一个命令后仍然可以继续

  • 查看容器:docker ps [-a] [-l]
  • 省略 列出正在运行的容器
    -a all 列出所有容器
    -l latest 列出最近的容器

  • 查看指定容器:docker inspect name | id

name指代具体的容器名称,id则是容器的唯一id标识。inspect命令可以详细的展示出容器的具体信息。

  • 重新启动停止的容器:docker start [-i] 容器名

实际使用时,没必要每次都重新启动一个新的容器,我们可以重新启动之前创建的容器,现实情况也需要我们这样使用。

  • 删除停止的容器:docker rm name | id

守护式容器

交互式容器在运行完命令退出后即停止,而实际中我们常常需要能够长时间运行,即使退出也能后台运行的容器,而守护式容器具备这一功能。守护式容器具有:

  1. 能够长期运行;
  2. 没有交互式会话;
  3. 适合于运行应用程序和服务。

以守护形式运行容器

我们执行完需要的操作退出容器时,不要使用exit退出,可以利用Ctrl+P Ctrl+Q代替,以守护式形式推出容器。

附加到运行中的容器

退出正在运行的容器,想要再次进入,需要使用attach命令:docker attach name | id

启动守护式容器

启动守护式容器,可以在后台为我们执行操作:docker run -d IMAGE_NAME [COMMAND] [ARG…]

当命令在后台执行完毕,容器还是会关闭。这里防止容器立刻退出,写一个脚本循环输出“hello world”。

查看容器日志

当守护式容器在后台运行时,我们可以利用docker的日志命令查看其输出:docker logs [-f] [-t] [–tail] IMAGE_NAME

    • -f –follows=true | false,默认是false,显示更新
    • -t –timestamps=true | false,默认是false,显示时间戳
    • –tail=“all” | 行数,显示最新行数的日志<

/ul>

查看容器内进程

对运行的容器查看其进程:docker top IMAGE_NAME

运行中容器启动新进程

Docker的理念是一个容器运行一个服务,但是往往需要对一个服务进行监控,所以也需要在已经运行服务的容器启动新的进程:docker exec [-d] [-i] [-t] IMAGE_NAME [COMMAND] [ARG…]

停止守护式容器

发送信号停止容器:docker stop 容器名

强制停止:docker kill 容器名

案例:在容器中部署静态网站

容器的端口映射

命令run [-P] [-p]

  • -P,–publish-all=true | false,大写的P表示为容器暴露的所有端口进行映射;
  • -p,–publish=[],小写的p表示为容器指定的端口进行映射,有四种形式:
    • containerPort:只指定容器的端口,宿主机端口随机映射;
    • hostPort:containerPort:同时指定容器与宿主机端口一一映射;
    • ip::containerPort:指定ip和容器的端口;
    • ip:hostPort:containerPort:指定ip、宿主机端口以及容器端口。

例如:

容器中部署Nginx服务

准备环境:

创建静态页面:


修改Nginx配置文件:


运行Nginx:


验证网站访问:


通过宿主机地址加映射端口访问:

镜像基操

查看删除镜像

列出镜像docker images [OPTIONS] [REPOSITORY]

  • -a,–all=false,显示所有镜像
  • -f,–filter=[],显示时过滤条件
  • –no-trunc=false,指定不使用截断的形式显示数据
  • -q,–quiet=false,只显示镜像的唯一id


查看镜像docker inspect [OPTIONS] CONTAINER|IMAGE [CONTAINER|IMAGE]

  • -f,–format=“”


删除镜像docker rmi [OPTIONS] IMAGE [IMAGE]

  • -f,–force=false,强制删除镜像
  • –no-prune=false,保留未打标签的父镜像

虚悬镜像:既没有仓库名,也没有标签,均为\

获取推送镜像

查找镜像docker search [OPTIONS] TEAM

  • –automated=false,仅显示自动化构建的镜像
  • –no-trunc=false,不以截断的方式输出
  • –filter,添加过滤条件


拉取镜像docker pull [OPTIONS] NAME [:TAG]

  • -a,–all-tags=false,下载所有的镜像(包含所有TAG)


推送镜像docker push NAME [:TAG]

Docker允许上传我们自己构建的镜像,需要注册DockerHub的账户。也可以上传到阿里云,地址:https://cr.console.aliyun.com/#/namespace/index

构建镜像

构建Docker镜像,可以保存对容器的修改,并且再次使用。构建镜像提供了自定义镜像的能力,以软件的形式打包并分发服务及其运行环境。Docker中提供了两种方式来构建镜像:

  • 通过容器构建:docker commit
  • 通过Dockerfile:docker build

使用commit命令构建镜像

命令:docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

参数:

  • -a,–author=“”,指定镜像的作者信息
  • ​ -m,–message=“”,提交信息
  • ​ -p,–pause=true,commit时是否暂停容器


使用Dockerfile文件构建镜像

Docker允许我们利用一个类似配置文件的形式来进行构建自定义镜像,在文件中可以指定原始的镜像,自定义镜像的维护人信息,对原始镜像采取的操作以及暴露的端口等信息。比如:

命令:docker build [OPTIONS] DockerFile_PATH | URL | -

参数:

  • –force-rm=false
  • ​ –no-cache=false
  • ​ –pull=false
  • ​ -q,quite=false,构建时不输出信息
  • ​ –rm=true
  • ​ -t,tag=“”,指定输出的镜像名称信息

镜像迁移

我们制作好的镜像,一般会迁移或分享给其他需要的人。Docker提供了几种将我们的镜像迁移、分享给其他人的方式。推荐镜像迁移应该直接使用Docker Registry,无论是直接使用Docker Hub还是使用内网私有Registry都可以。使用镜像频率不高,镜像数量不多的情况下,我们可以选择以下两种方式。

上传Docker Hub

首先,需要在Docker Hub上申请注册一个帐号(人机验证时需要科学上网)。然后我们需要创建仓库,指定仓库名称。

在终端中登录你的Docker Hub账户,输入:docker login,输入用户名密码即可登录成功。

查看需要上传的镜像,并将选择的镜像打上标签,标签名需和Docker Hub上新建的仓库名称一致,否则上传失败。给镜像打标签的命令如下。

其中existing-image代表本地待上传的镜像名加tag,后面/[:]则是为上传更改的标签名,tag不指定则为latest。

可以看到,我们重新为ubuntu:16.04的镜像打上标签,观察IMAGE ID可知,同一镜像可以拥有不同的标签名。接下来,我们利用push命令直接上传镜像。

如图,我们已经上传成功。由于之前介绍的分层存储系统,我们这里是直接对已有的ubuntu镜像进行上传,只是重新打了标签,所以真正上传的只是变化的部分。

导出文件互传

Docker 还提供了 docker load 和 docker save 命令,用以将镜像保存为一个tar文件。比如这次我们将ubuntu:latest这个镜像保存为tar文件。

查看本地磁盘,即可看见名为ubuntu18.04的tar包。我们可以将其拷贝给其他PC,利用load命令重新导入。


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