Docker基础入门（一）

初识Docker

什么是Docker

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术：

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

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

例如一个项目中，部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

Docker解决依赖兼容问题

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

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，无需再在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：

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：将内核指令封装为函数，以便程序员调用，用户程序基于系统函数库实现功能。

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CentOS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，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：

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、生产环境的差异问题？

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与虚拟机的区别

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。而Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统。

Docker和虚拟机的差异总结：

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架构

镜像和容器

Docker中有几个重要的概念：

**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。

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，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中运行，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。

例如你下载了一个QQ，如果我们将QQ在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包，形成QQ镜像。然后你就可以启动多次，双开、甚至三开。

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。

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。

使用Docker

镜像相关命令

首先来看下镜像的名称组成：

镜像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

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。

常见的镜像操作命令：

docker images	#查看镜像
docker rmi 		#删除镜像
docker pull		#拉取
docker push		#推送
docker save 	#保存到文件
docker load		#从文件加载

命令具体的参数可以使用--help查看。

案例

从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看

1）首先去镜像仓库搜索nginx镜像，比如DockerHub:

2）根据查看到的镜像名称，通过命令：docker pull nginx，拉取自己需要的镜像

3）通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

利用docker save将nginx镜像导出磁盘，然后再通过load加载回来

1）利用docker xx --help命令查看docker save和docker load的语法

可以看到命令的格式为：

#docker save格式
docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]#docker load格式
docker load -i [加载的目标文件名称]

2）使用docker save导出镜像到磁盘

运行命令：

docker save -o nginx.tar nginx:latest

3）使用docker load加载镜像

先删除本地的nginx镜像：

docker rmi nginx:latest

然后运行命令，加载本地文件：

docker load -i nginx.tar

容器相关命令

其中：

docker run：创建并运行一个容器，处于运行状态
- 常见参数：
  - --name：指定容器名称
  - -p：指定端口映射
  - -d：让容器后台运行
docker pause：让一个运行的容器暂停
docker unpause：让一个容器从暂停状态恢复运行
docker stop：停止一个运行的容器
docker start：让一个停止的容器再次运行
docker rm：删除一个容器
- 不能删除运行中的容器，除非添加 -f 参数强制删除
- 容器状态：
  - 运行：进程正常运行
  - 暂停：进程暂停，CPU不再运行，并不释放内存
  - 停止：进程终止，回收进程占用的内存、CPU等资源
docker logs：查看容器日志
- 添加 -f 参数可以持续查看日志
docker ps：查看容器状态
- 添加-a参数查看所有状态的容器
docker exec -it [容器名] [要执行的命令]
- exec命令可以进入容器修改文件，PS：但是在容器内修改文件是不推荐的

案例

创建并运行nginx容器的命令：

docker run --name [容器名称] -p 80:80 -d [镜像名称]

这里的-p参数，是将容器端口映射到宿主机端口。

默认情况下，容器是隔离环境，我们直接访问宿主机的80端口，肯定访问不到容器中的nginx。

现在，将容器的80与宿主机的80关联起来，当我们访问宿主机的80端口时，就会被映射到容器的80，这样就能访问到nginx了：

案例

进入Nginx容器，修改HTML文件内容，添加“Hello World!”

1）进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为：

docker exec -it myniginx bash

命令解读：

docker exec ：进入容器内部，执行一个命令
-it : 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端，允许我们与容器交互
myniginx：要进入的容器的名称
bash：进入容器后执行的命令，bash是一个linux终端交互命令

2）进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html

cd /usr/share/nginx/html

容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样，nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中，包括我们要修改的html文件：

3）修改index.html的内容

容器内没有vi命令，无法直接修改，我们用下面的命令来修改：

sed -i -e 's#Welcome to nginx#Hello Wolrd!#g' -e 's#<head>#<head><meta charset="utf-8">#g' index.html

数据卷(volume)

容器与数据耦合的问题

在之前的nginx案例中，修改nginx的html页面时，需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器，修改文件也很麻烦。这就是因为容器与数据（容器内文件）耦合带来的后果。

要解决这个问题，必须将数据与容器解耦，这就要用到数据卷了。

什么是数据卷？

数据卷是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。其作用是将容器与数据分离，解耦合，方便操作容器内数据，保证数据安全

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。这样，我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录，就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了

数据卷操作命令

数据卷操作的基本语法如下：

docker volume [COMMAND]

docker volume命令是数据卷操作，根据命令后跟随的command来确定下一步的操作：

create 创建一个volume
inspect 显示一个或多个volume的信息
ls 列出所有的volume
prune 删除未使用的volume
rm 删除一个或多个指定的volume

案例

创建一个数据卷，并查看数据卷在宿主机的目录位置

① 创建数据卷

docker volume create html

② 查看所有数据

docker volume ls

③ 查看数据卷详细信息卷

docker volume inspect html

可以看到，我们创建的html这个数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

④删除数据卷

docker volume prune		#删除未使用的数据卷
docker volume rm 数据卷名称		#删除指定数据卷

挂载数据卷

我们在创建容器时，可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录，命令格式如下：

docker run --name [容器名称] -v [数据卷名称]:[目录] -p 8080:80 [镜像名称]
例：
docker run --name mynginx -v html:/root/html -p 8080:80 [镜像名称]

这里的-v就是挂载数据卷的命令：

-v html:/root/html ：把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中，如果容器运行时volume不存在，会自动被创建出来

案例

创建一个nginx容器，修改容器内的html目录内的index.html内容

分析：上个案例中，我们进入nginx容器内部，已经知道nginx的html目录所在位置/usr/share/nginx/html ，我们需要把这个目录挂载到html这个数据卷上，方便操作其中的内容。

提示：运行容器时使用 -v 参数挂载数据卷

步骤：

① 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录

docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx# 查看html数据卷的位置
docker volume inspect html

② 进入html数据卷所在位置，并修改HTML内容

# 进入该目录
cd /var/lib/docker/volumes/html/_data
# 修改文件
vi index.html

**注意：**我在Windows下的Ubuntu中不能直接进入到/var/lib/docker/volumes/html/_data这个目录

根据网上的办法执行以下指令进入到vm内部：

docker run -it --privileged --pid=host debian nsenter -t 1 -m -u -n -i sh

–privileged : 表示允许该容器访问宿主机中的各种设备
–pid=host : 表示允许容器共享宿主机的进程命名空间（namespace），许容器看到宿主机中的各种进程
nsenter : 是一个小工具 ns=namespace、enter=进入
nsenter -t 1 -m -u -n -i sh
- -t 1: 表示要进入哪个pid，1表示整个操作系统的主进程id
- -m: 进入mount namespace，挂载点
- -u: 进入UTS namespace
- -n: 进入network namespace，网络
- -i: 进入IPC namespace，进程间通信
- sh: 表示运行/bin/sh

挂载目录

【案例】创建并运行一个MySQL容器，将宿主机目录直接挂载到容器

-v[宿主机目录]:[容器内目录]
-v[宿主机文件]:[容器内文件]

导入mysql镜像
创建目录/tmp/mysql/data
创建目录/tmp/mysql/conf，hmy.cnf文件上传到/tmp/mysql/conf
去DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：

①挂载/tmp/mysql/data到mysql容器内数据存储目录

②挂载/tmp/mysql/conf/hmy.cnf到mysql容器的配置文件

③设置MySQL密码

docker run --name mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-p 3307:3306 \
-d \
-v /tmp/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d \
-v /tmp/mysql/data:/var/lib/mysql \
mysql:latest

数据卷挂载与目录直接挂载的区别

数据卷挂载耦合度低，由docker来管理目录，但是目录较深，不好找
目录挂载耦合度高，需要我们自己管理目录，不过目录容易寻找查看

Dockerfile自定义镜像

镜像结构

镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。

镜像是分层结构，每一层称为一个Layer

BaseImage层：包含基本的系统函数库、环境变量、文件系统；
Entrypoint：入口，是镜像中应用启动的命令；
其它：在BaseImage基础上添加依赖、安装程序、完成整个应用的安装和配置。

Dockerfile

Dockerfile就是一个文本文件，其中包含一个个的指令(Instruction)，用指令来说明要执行什么操作以此来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer。常用指令：

指令	说明	示例
FROM	指定基础镜像	FROM centos:6
ENV	设置环境变量	ENV key value
COPY	拷贝本地文件到镜像的指定目录	COPY ./mysql-5.7.rpm /tmp
RUN	执行Linux的shell命令，一般是安装过程的命令	RUN yum install gcc
EXPOSE	指定容器运行时监听的端口，是给镜像使用者看的	EXPOSE 8080
ENTRYPOINT	镜像中应用的启动命令，容器运行时调用	ENTRYPOINT java -jar xx.jar

更新详细语法说明，请参考官网文档： https://docs.docker.com/engine/reference/builder

注意：

Dockerfile的本质是一个文件，通过指令描述镜像的构建过程；
Dockerfile第一行必须是FROM，从一个基础镜像来构建;
基础镜像可以是基本操作系统，如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像，例如：java:8-alpine。

构建Java项目

基本步骤

新建一个空文件夹docker-demo，并将docker-demo.jar、jdk8.tar.gz和Dockerfile拷贝到该目录下。Dockerfile文件内容：

# 指定基础镜像
FROM ubuntu:16.04
# 配置环境变量，JDK的安装目录
ENV JAVA_DIR=/usr/local# 拷贝jdk
COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/# 安装JDK
RUN cd $JAVA_DIR \&& tar -xf ./jdk8.tar.gz \&& mv ./jdk1.8.0_144 ./java8# 配置环境变量
ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin#########################以上步骤都是在安装jdk#############################Java项目包
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
# 暴露端口
EXPOSE 8090
# 入口，java项目的启动命令
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

运行命令：

docker build -t javaweb:1.0 .

基于openjdk:8-alpine

基于openjdk:8-alpine镜像，将一个Java项目构建为镜像

实现思路如下：

新建一个空的目录，然后在目录中新建一个文件，命名为Dockerfile
拷贝docker-demo.jar到这个目录中

编写Dockerfile文件：

# 指定基础镜像
FROM openjdk:8-alpine# 将docker-demo.jar拷贝到镜像中
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar# 暴露端口
EXPOSS 8090
# 入口，Java项目的启动命令
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar