Docker备忘录

dcoker

Docker的介绍

什么是Docker

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。

  • 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
  • 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题

应用部署的环境问题

大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：

  • 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题

  • 开发、测试、生产环境有差异

Docker解决依赖兼容问题

而Docker确巧妙的解决了这些问题，Docker是如何实现的呢？

Docker为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

  • 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包

  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

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这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。

虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？

Docker解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：

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结构包括：

  • 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
  • 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
  • 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

应用于计算机交互的流程如下：

1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）内核指令操作计算机硬件

Ubuntu和CentOSpringBoot都是基于Linux内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：

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此时，如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统，MySQL在调用Ubuntu函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了：

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Docker如何解决不同系统环境的问题？

  • Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包
  • Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行

如图：

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Docker和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

两者有什么差异呢？

虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。

Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统，如图：

image-20210731145914960

对比来看：

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小结

Docker如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

  • Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
  • Docker应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

  • Docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的Linux内核，因此可以在任意Linux操作系统上运行

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：

  • 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意Linux操作系统
  • 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
  • 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

Docker和虚拟机的差异：

  • docker是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统

  • docker体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

Docker的架构

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Docker中有几个重要的概念：

名词 解释
Docker 镜像(Images) Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板，比如 Ubuntu 系统。
Docker 容器(Container) 容器是独立运行的一个或一组应用，是镜像运行时的实体。
Docker 客户端(Client) Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker SDK 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 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 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。

镜像（Image）：

Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。

容器（Container）：

镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。

一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。

而镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。

容器呢，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。

  • DockerHub：DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。

  • 国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像：

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Docker架构

我们要使用Docker来操作镜像、容器，就必须要安装Docker。

Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：

  • 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等

  • 客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

如图：

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Docker的安装

企业部署一般都是采用Linux操作系统，而其中又数CentOS发行版占比最多，因此我们在CentOS下安装Docker。参考课前资料中的文档：

安装

Ubuntu Docker 安装

CentOS Docker 安装

Debian Docker 安装

Windows Docker 安装

MacOS Docker 安装

镜像加速

Docker 镜像加速

阿里云

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://xxxxxxxx.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

Docker的命令

镜像名称

首先来看下镜像的名称组成：

  • 镜名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]。
  • 在没有指定tag时，默认是latest，代表最新版本的镜像

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这里的mysql就是repository，5.7就是tag，合一起就是镜像名称，代表5.7版本的MySQL镜像。

镜像命令

docker images  # 查看镜像

docker search 镜像关键字  # 查询中央仓库以redis这个关键字的镜像

docker pull 镜像名:版本号 # 安装这个版本的镜像 如果不写 :版本号 默认是latest
# 在仓库中查找 https://hub.docker.com/

docker rmi 镜像/id   # 删除镜像
docker images -q     # 查询所有镜像的id
docker rmi `docker images -q` # 删除所有镜像

首先去镜像仓库搜索nginx镜像

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容器命令

# 查看当前运行的容器
docker ps
# 查看所有容器
docker ps -a
# 删除容器 启动中的容器无法删除
docker rm 容器名/id
# 删除所有容器 启动中的容器无法删除
docker rm `docker ps -q`

# 创建容器 方式一
docker run -it --name=容器名称 镜像名称 进入实例的初始化指令
docker run -it --name=c1 contos:7 /bin/bash

# 创建容器 方式二
docker run -id --name=容器名称 镜像名称 进入实例的初始化指令
docker run -id --name=c1 contos:7 /bin/bash

# 启动 关闭 重启 直接kill
docker start 容器名/id
docker stop  容器名/id
docker restart 容器名/id
docker kill 容器名/id

# 进入容器 前提是要保证这个容器是开启状态
docker exec -it 容器名/id 进入实例的初始化指令
docker exec -it c1 /bin/bash

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数据卷命令

数据卷（volume）是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。

# 挂载一个数据卷
docker run -it --name c1 -v /root/data1:/root/data_doc centos:7 /bin/bash

# 挂载多个数据卷
docker run -it --name c2 \
-v /root/data1:/root/data_doc1 \
-v /root/data2:/root/data_doc2 \
centos:7 /bin/bash

# 将一个数据卷挂载到多个容器
docker run -it --name c3 -v /root/datas:/root/data_doc centos:7 /bin/bash
docker run -it --name c4 -v /root/datas:/root/data_doc centos:7 /bin/bash

数据卷容器

# 创建数据卷容器
docker run -it --name c3 -v /volume centos:7 /bin/bash
 
# 将c1 绑定到 c3数据卷容器
docker run -it --name c1 --volumes-from c3 centos:7 /bin/bash
# 将c2 绑定到 c3数据卷容器
docker run -it --name c2 --volumes-from c3 centos:7 /bin/bash

应用部署

Docker应用部署

那么来尝试用Docker来部署几个应用吧

一、部署MySQL

  1. 搜索mysql镜像
docker search mysql
  1. 拉取mysql镜像
docker pull mysql:5.6
  1. 创建容器，设置端口映射、目录映射
# 在/root目录下创建mysql目录用于存储mysql数据信息
mkdir ~/mysql
cd ~/mysql
docker run -id \
-p 3307:3306 \
--name=c_mysql \
-v $PWD/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v $PWD/logs:/logs \
-v $PWD/data:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
mysql:5.6
  • 参数说明：
    • -p 3307:3306：将容器的 3306 端口映射到宿主机的 3307 端口。
    • -v $PWD/conf:/etc/mysql/conf.d：将主机当前目录下的 conf/my.cnf 挂载到容器的 /etc/mysql/my.cnf。配置目录
    • -v $PWD/logs:/logs：将主机当前目录下的 logs 目录挂载到容器的 /logs。日志目录
    • -v $PWD/data:/var/lib/mysql ：将主机当前目录下的data目录挂载到容器的 /var/lib/mysql 。数据目录
    • -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456：初始化 root 用户的密码。
  1. 进入容器，操作mysql
docker exec –it c_mysql /bin/bash
  1. 使用外部机器连接容器中的mysql

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二、部署Tomcat

  1. 搜索tomcat镜像
docker search tomcat
  1. 拉取tomcat镜像
docker pull tomcat
  1. 创建容器，设置端口映射、目录映射·
# 在/root目录下创建tomcat目录用于存储tomcat数据信息
mkdir ~/tomcat
cd ~/tomcat
docker run -id --name=c_tomcat \
-p 8080:8080 \
-v $PWD:/usr/local/tomcat/webapps \
tomcat

  • 参数说明：

    • -p 8080:8080：将容器的8080端口映射到主机的8080端口

      -v $PWD:/usr/local/tomcat/webapps：将主机中当前目录挂载到容器的webapps

  1. 使用外部机器访问tomcat

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三、部署Nginx

  1. 搜索nginx镜像
docker search nginx
  1. 拉取nginx镜像
docker pull nginx
  1. 创建容器，设置端口映射、目录映射
# 在/root目录下创建nginx目录用于存储nginx数据信息
mkdir ~/nginx
cd ~/nginx
mkdir conf
cd conf
# 在~/nginx/conf/下创建nginx.conf文件,粘贴下面内容
vim nginx.conf
user  nginx;
worker_processes  1;

error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
pid        /var/run/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}


http {
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

docker run -id --name=c_nginx \
-p 80:80 \
-v $PWD/conf/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf \
-v $PWD/logs:/var/log/nginx \
-v $PWD/html:/usr/share/nginx/html \
nginx
  • 参数说明：
    • -p 80:80：将容器的 80端口映射到宿主机的 80 端口。
    • -v $PWD/conf/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf：将主机当前目录下的 /conf/nginx.conf 挂载到容器的 :/etc/nginx/nginx.conf。配置目录
    • -v $PWD/logs:/var/log/nginx：将主机当前目录下的 logs 目录挂载到容器的/var/log/nginx。日志目录
  1. 使用外部机器访问nginx

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四、部署Redis

  1. 搜索redis镜像
docker search redis
  1. 拉取redis镜像
docker pull redis:5.0
  1. 创建容器，设置端口映射
docker run -id --name=c_redis -p 6379:6379 redis:5.0
  1. 使用外部机器连接redis
./redis-cli.exe -h 192.168.149.135 -p 6379
docker run -id --name=redis_7003 \
-p 7003:6379 \
-v /root/redis-data/7003/redis.conf:/etc/redis/redis.conf \
-v /root/redis-data/7003/data:/data \
redis \
--requirepass "gangajiang521" \
--appendonly yes

Docker镜像

Docker镜像原理

如图

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镜像制作

方式一：通过解压缩

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# 通过容器 生成 镜像文件
docker commit 容器id 镜像名称:版本号
# 压缩指定镜像文件
docker save -o 压缩文件名称 镜像名称:版本号
# 解压缩镜像文件压缩包 添加到images当中
docker load –i 压缩文件名称

方式二：dockerfile文件

Dockerfile 概念

  • Dockerfile 是一个文本文件
  • 包含了一条条的指令
  • 每一条指令构建一层，基于基础镜像，最终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了
  • 对于运维人员：在部署时，可以实现应用的无缝移植
FROM scratch
COPY hello /
CMD ["/hello"]

Dockerfile关键字

关键字 作用 备注
FROM 指定父镜像 指定dockerfile基于那个image构建
MAINTAINER 作者信息 用来标明这个dockerfile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/sh 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 定义外部可以挂载的数据卷 指定build的image那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”]
EXPOSE 暴露端口 定义容器运行的时候监听的端口 启动容器的使用-p来绑定暴露端口 格式: EXPOSE 8080 或者 EXPOSE 8080/udp
WORKDIR 工作目录 指定容器内部的工作目录 如果没有创建则自动创建 如果指定/ 使用的是绝对地址 如果不是/开头那么是在上一条workdir的路径的相对路径
USER 指定执行用户 指定build或者启动的时候 用户 在RUN CMD ENTRYPONT执行的时候的用户
HEALTHCHECK 健康检查 指定监测当前容器的健康监测的命令 基本上没用 因为很多时候 应用本身有健康监测机制
ONBUILD 触发器 当存在ONBUILD关键字的镜像作为基础镜像的时候 当执行FROM完成之后 会执行 ONBUILD的命令 但是不影响当前镜像 用处也不怎么大
STOPSIGNAL 发送信号量到宿主机 该STOPSIGNAL指令设置将发送到容器的系统调用信号以退出。
SHELL 指定执行脚本的shell 指定RUN CMD ENTRYPOINT 执行命令的时候 使用的shell

简单的案例

案例1：

需求 案例：

  1. 默认登录路径为 /usr
  2. 可以使用vim

**实现步骤 **

① 定义父镜像：FROM centos:7

② 定义作者信息：MAINTAINER itheima

③ 执行安装vim命令： RUN yum install -y vim

④ 定义默认的工作目录：WORKDIR /usr

⑤ 定义容器启动执行的命令：CMD /bin/bash

⑥ 通过dockerfile构建镜像：docker bulid –f dockerfile文件路径 –t 镜像名称:版本 自定义centos7镜像。

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dockerfile

FROM centos:7
MAINTAINER ganga ganga<2282514478@qq.com>
RUN yum install -y vim
WORKDIR /usr/
CMD /bin/bash

build

docker build -f ./centos_dockerfile -t mycentos .

案例2：

需求

​ 定义dockerfile，发布springboot项目

**实现步骤 **

① 定义父镜像：FROM java:8

② 定义作者信息：MAINTAINER itheima

③ 将jar包添加到容器： ADD springboot.jar app.jar

④ 定义容器启动执行的命令：CMD java–jar app.jar

⑤ 通过dockerfile构建镜像：docker bulid –f dockerfile文件路径 –t 镜像名称:版本

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dockerfile

FROM java:8
MAINTAINER ganga ganga<2282514478@qq.com>
ADD SpringBoot-Docker-0.0.1.jar bootapp.jar
CMD java -jar bootapp.jar

构建镜像

docker build -f ./springboot_dockerfile -t bootapp:1.0 .

服务编排

**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

DockerCompose介绍

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DokcerCompose安装与卸载

一、安装Docker Compose

# Compose目前已经完全支持Linux、Mac OS和Windows，在我们安装Compose之前，需要先安装Docker。下面我 们以编译好的二进制包方式安装在Linux系统中。 
curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.22.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` -o /usr/local/bin/docker-compose
# 设置文件可执行权限 
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
# 查看版本信息 
docker-compose -version

二、卸载Docker Compose

# 二进制包方式安装的，删除二进制文件即可
rm /usr/local/bin/docker-compose

编排案例

使用docker compose编排nginx+springboot项目

  1. 创建docker-compose目录
mkdir ~/docker-compose
cd ~/docker-compose
  1. 编写docker-compose.yml文件
version: '3' # 版本号
services:	 # 服务
  nginx:
   image: nginx
   ports:
    - 80:80
   links:
    - bootapp
   volumes:
    - ./nginx/conf.d:/etc/nginx/conf.d
  bootapp:
    image: bootapp:1.0
    expose:
      - "8080"
  1. 创建./nginx/conf.d目录
mkdir -p ./nginx/conf.d
  1. 在./nginx/conf.d目录下 编写helloapp.conf文件
server {
    listen 80;
    access_log off;

    location / {
        proxy_pass http://bootapp:8080;
    }
   
}
  1. 在~/docker-compose目录下 使用docker-compose启动容器
docker-compose up
  1. 测试访问
http://192.168.149.135/hello

私有仓库

私有仓库搭建

# 1、拉取私有仓库镜像 
docker pull registry
# 2、启动私有仓库容器 
docker run -id --name=registry -p 5000:5000 registry
# 3、打开浏览器 输入地址http://私有仓库服务器ip:5000/v2/_catalog，看到{"repositories":[]} 表示私有仓库 搭建成功
# 4、修改daemon.json   
vim /etc/docker/daemon.json    
# 在上述文件中添加一个key，保存退出。此步用于让 docker 信任私有仓库地址；注意将私有仓库服务器ip修改为自己私有仓库服务器真实ip 
{"insecure-registries":["私有仓库服务器ip:5000"]} 
# 5、重启docker 服务 
systemctl restart docker
docker start registry

将镜像上传至私有仓库

# 1、标记镜像为私有仓库的镜像     
docker tag centos:7 私有仓库服务器IP:5000/centos:7
 
# 2、上传标记的镜像     
docker push 私有仓库服务器IP:5000/centos:7

从私有仓库拉取镜像

#拉取镜像 
docker pull 私有仓库服务器ip:5000/centos:7