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Docker 入门指南(Docker入门)

xiyangw 2022-12-11 11:26 724 浏览 1 评论

一、Docker的优点

1.简化配置

虚拟机的最大好处是能在你的硬件设施上运行各种配置不一样的平台(软件, 系统), Docker在降低额外开销的情况下提供了同样的功能. 它能让你将运行环境和配置放在代码汇总然后部署, 同一个Docker的配置可以在不同的环境环境中使用, 这样就降低了硬件要求和应用环境之间耦合度.

2.代码流水线管理

代码从开发者的机器到最终在生产环境上的部署, 需要经过很多的中坚环境. 而每一个中间环境都有自己微小的差别, Docker给应用提供了一个从开发到上线均一致的环境, 让代码的流水线变得简单不少.

3.提升开发效率

不同环境中, 开发者的共同目标:

(1)想让开发环境尽量贴近生产环境.

(2)想快速搭建开发环境

开发环境的机器通常内存比较小, 之前使用虚拟的时候, 我们经常需要为开发环境的机器加内存, 而现在Docker可以轻易的让几十个服务在Docker中跑起来.

4.隔离应用

开发时会在一个台机器上运行不同的应用.

(1)为了降低成本, 进行服务器整合

(2)将一个整体式的应用拆分成低耦合的单个服务(微服务架构)

5.整合服务器

Docker隔离应用的能力使得Docker可以整合多个服务器以降低成本. 由于没有多个操作系统的内存占用, 以及能在多个实例之间共享没有使用的内存, Docker可以比虚拟机提供更好的服务器整合解决方案.

6.调试能力

Docker提供了很多的工具, 这些工具不一定只是针对容器, 但是却适用于容器. 他们提供了很多功能, 包括可以为容器设置检查点, 设置版本, 查看两个容器之间的差别, 这些特性可以帮助调试Bug.

7.多租户环境

多租户环境的应用中, 它可以避免关键应用的重写.我们一个特别的关于这个场景的例子是为loT(物联网)的应用开发一个快速, 易用的多租户环境. 这种多租户的基本代码非常复杂, 很难处理, 重新规划以应用不但消耗时间, 也浪费金钱.

使用Docker, 可以为每一个租户的应用层的多个实例创建隔离的环境, 这不仅简单而且成本低廉, 因为Docker环境启动的速度快, diff命令很高效.

8.快速部署

Docker为进程创建一个容器, 不需要启动一个操作系统, 时间缩短为秒级别.可以在数据中心创建销毁资源而无须担心重新启动带来的开销. 通常数据中心的资源利用率只有30% , 通过使用Docker并进行有效的资源分配可以提高资源的利用率.


Docker架构

二、虚拟机

虚拟机(virtual machine)就是带环境安装的一种解决方案。它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统,比如在 Windows 系统里面运行 Linux 系统。应用程序对此毫无感知,因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样,而对于底层系统来说,虚拟机就是一个普通文件,不需要了就删掉,对其他部分毫无影响。

虽然用户可以通过虚拟机还原软件的原始环境。但是,这个方案有几个缺点。

(1)资源占用多

虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候,其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序,真正使用的内存只有 1MB,虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。

(2)冗余步骤多

虚拟机是完整的操作系统,一些系统级别的操作步骤,往往无法跳过,比如用户登录。

(3)启动慢

启动操作系统需要多久,启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟,应用程序才能真正运行。

三、Linux 容器

由于虚拟机存在这些缺点,Linux 发展出了另一种虚拟化技术:Linux 容器(Linux Containers,缩写为 LXC)。

Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统,而是对进程进行隔离。或者说,在正常进程的外面套了一个保护层。对于容器里面的进程来说,它接触到的各种资源都是虚拟的,从而实现与底层系统的隔离。

由于容器是进程级别的,相比虚拟机有很多优势。

(1)启动快

容器里面的应用,直接就是底层系统的一个进程,而不是虚拟机内部的进程。所以,启动容器相当于启动本机的一个进程,而不是启动一个操作系统,速度就快很多。

(2)资源占用少

容器只占用需要的资源,不占用那些没有用到的资源;虚拟机由于是完整的操作系统,不可避免要占用所有资源。另外,多个容器可以共享资源,虚拟机都是独享资源。

(3)体积小

容器只要包含用到的组件即可,而虚拟机是整个操作系统的打包,所以容器文件比虚拟机文件要小很多。

总之,容器有点像轻量级的虚拟机,能够提供虚拟化的环境,但是成本开销小得多。

四、Docker 是什么?

Docker 属于 Linux 容器的一种封装,提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。

Docker 将应用程序与该程序的依赖,打包在一个文件里面。运行这个文件,就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行,就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker,就不用担心环境问题。

总体来说,Docker 的接口相当简单,用户可以方便地创建和使用容器,把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改,就像管理普通的代码一样。

五、Docker 的用途

Docker 的主要用途,目前有三大类。

(1)提供一次性的环境。比如,本地测试他人的软件、持续集成的时候提供单元测试和构建的环境。

(2)提供弹性的云服务。因为 Docker 容器可以随开随关,很适合动态扩容和缩容。

(3)组建微服务架构。通过多个容器,一台机器可以跑多个服务,因此在本机就可以模拟出微服务架构。

六、Docker 的安装

Docker 是一个开源的商业产品,有两个版本:社区版(Community Edition,缩写为 CE)和企业版(Enterprise Edition,缩写为 EE)。企业版包含了一些收费服务,个人开发者一般用不到。下面的介绍都针对社区版。

Docker CE 的安装请参考官方文档。

Mac

Windows

Ubuntu

Debian

CentOS

Fedora

· 首先卸载旧版本Docker

$ sudo yum remove docker \
docker-client \
docker-client-latest \
docker-common \
docker-latest \
docker-latest-logrotate \
docker-logrotate \
docker-engine

· 安装需要的组件

$ sudo yum install -y yum-utils \
device-mapper-persistent-data \
lvm2

· 添加Docker官方yum源

$ sudo yum-config-manager \
--add-repo \
https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

· 列出可用的docker-ce版本

yum list docker-ce --showduplicates | sort -r

docker-ce.x86_64 3:18.09.1-3.el7 docker-ce-stable
docker-ce.x86_64 3:18.09.0-3.el7 docker-ce-stable
docker-ce.x86_64 18.06.1.ce-3.el7 docker-ce-stable
docker-ce.x86_64 18.06.0.ce-3.el7 docker-ce-stable

· 安装选定版本的Docker

sudo yum install docker-ce-<VERSION_STRING> docker-ce-cli-<VERSION_STRING> containerd.io

· 启动docker

sudo systemctl start docker

· 开启开机自启动

sudo systemctl enable docker

其他 Linux 发行版

安装完成后,运行下面的命令,验证是否安装成功。

$ docker info

Docker 需要用户具有 sudo 权限,为了避免每次命令都输入sudo,可以把用户加入 Docker 用户组(官方文档)。

$ sudo usermod -aG docker $USER

Docker 是服务器----客户端架构。命令行运行docker命令的时候,需要本机有 Docker 服务。如果这项服务没有启动,可以用下面的命令启动(官方文档)。

# service 命令的用法

$ sudo service docker start
# systemctl 命令的用法
$ sudo systemctl start docker

七、image 文件

Docker 把应用程序及其依赖,打包在 image 文件里面。只有通过这个文件,才能生成 Docker 容器。image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件,可以生成多个同时运行的容器实例。

image 是二进制文件。实际开发中,一个 image 文件往往通过继承另一个 image 文件,加上一些个性化设置而生成。举例来说,你可以在 Ubuntu 的 image 基础上,往里面加入 Apache 服务器,形成你的 image。

# 列出本机的所有 image 文件。

$ docker image

# 删除 image 文件

$ docker image rm [imageName]

image 文件是通用的,一台机器的 image 文件拷贝到另一台机器,照样可以使用。一般来说,为了节省时间,我们应该尽量使用别人制作好的 image 文件,而不是自己制作。即使要定制,也应该基于别人的 image 文件进行加工,而不是从零开始制作。

为了方便共享,image 文件制作完成后,可以上传到网上的仓库。Docker 的官方仓库 Docker Hub 是最重要、最常用的 image 仓库。此外,出售自己制作的 image 文件也是可以的。

八、hello world实例

下面,我们通过最简单的 image 文件"hello world",感受一下 Docker。

需要说明的是,国内连接 Docker 的官方仓库很慢,还会断线,需要将默认仓库改成国内的镜像网站,具体的修改方法在下一篇文章的第一节。有需要的朋友,可以先看一下。

首先,运行下面的命令,将 image 文件从仓库抓取到本地。

$ docker image pull library/hello-world

上面代码中,docker image pull是抓取 image 文件的命令。library/hello-world是 image 文件在仓库里面的位置,其中library是 image 文件所在的组,hello-world是 image 文件的名字。

由于 Docker 官方提供的 image 文件,都放在library组里面,所以它的是默认组,可以省略。因此,上面的命令可以写成下面这样。

$ docker image pull hello-world

抓取成功以后,就可以在本机看到这个 image 文件了。

$ docker image

现在,运行这个 image 文件。

$ docker container run hello-world

docker container run命令会从 image 文件,生成一个正在运行的容器实例。

注意,docker container run命令具有自动抓取 image 文件的功能。如果发现本地没有指定的 image 文件,就会从仓库自动抓取。因此,前面的docker image pull命令并不是必需的步骤。

如果运行成功,你会在屏幕上读到下面的输出。

$ docker container run hello-world
Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
... ...

输出这段提示以后,hello world就会停止运行,容器自动终止。

有些容器不会自动终止,因为提供的是服务。比如,安装运行 Ubuntu 的 image,就可以在命令行体验 Ubuntu 系统。

$ docker container run -it ubuntu bash

对于那些不会自动终止的容器,必须使用docker container kill 命令手动终止。

$ docker container kill [containID]

九、容器文件

image 文件生成的容器实例,本身也是一个文件,称为容器文件。也就是说,一旦容器生成,就会同时存在两个文件: image 文件和容器文件。而且关闭容器并不会删除容器文件,只是容器停止运行而已。

# 列出本机正在运行的容器

$ docker container ls

# 列出本机所有容器,包括终止运行的容器

$ docker container ls --all

上面命令的输出结果之中,包括容器的 ID。很多地方都需要提供这个 ID,比如上一节终止容器运行的docker container kill命令。

终止运行的容器文件,依然会占据硬盘空间,可以使用docker container rm命令删除。

$ docker container rm [containerID]

运行上面的命令之后,再使用docker container ls --all命令,就会发现被删除的容器文件已经消失了。

十、Dockerfile 文件

学会使用 image 文件以后,接下来的问题就是,如何可以生成 image 文件?如果你要推广自己的软件,势必要自己制作 image 文件。

这就需要用到 Dockerfile 文件。它是一个文本文件,用来配置 image。Docker 根据 该文件生成二进制的 image 文件。

下面通过一个实例,演示如何编写 Dockerfile 文件。

[root@localhost docker]# cat Dockerfile
# base image
FROM centos
# MAINTAINER
MAINTAINER blueapple1120@126.com
# put nginx-1.14.2.tar.gz into /usr/local/src and unpack nginx
ADD http://nginx.org/download/nginx-1.14.2.tar.gz /usr/local/src
# running required command
RUN yum install -y gcc gcc-c++ glibc make autoconf openssl openssl-devel
RUN yum install -y libxslt-devel -y gd gd-devel GeoIP GeoIP-devel pcre pcre-devel
RUN useradd -M -s /sbin/nologin nginx
# change dir to /usr/local/src/nginx-1.14.2
WORKDIR /usr/local/src/nginx-1.14.2
# execute command to compile nginx
RUN ./configure --user=nginx --group=nginx --prefix=/usr/local/nginx --with-file-aio  --with-http_ssl_module  --with-http_realip_module    --with-http_addition_module    --with-http_xslt_module   --with-http_image_filter_module    --with-http_geoip_module  --with-http_sub_module  --with-http_dav_module --with-http_flv_module    --with-http_mp4_module --with-http_gunzip_module  --with-http_gzip_static_module  --with-http_auth_request_module  --with-http_random_index_module   --with-http_secure_link_module   --with-http_degradation_module   --with-http_stub_status_module && make && make install
 EXPOSE 80 443

十一、实例:制作自己的 Docker 容器

下面我以 koa-demos 项目为例,介绍怎么写 Dockerfile 文件,实现让用户在 Docker 容器里面运行 Koa 框架。

作为准备工作,请先下载源码。

$ git clone https://github.com/ruanyf/koa-demos.git
$ cd koa-demos

11.1 编写 Dockerfile 文件

首先,在项目的根目录下,新建一个文本文件.dockerignore,写入下面的内容。

.git
node_modules
npm-debug.log
*.log

上面代码表示,这三个路径要排除,不要打包进入 image 文件。如果你没有路径要排除,这个文件可以不新建。

然后,在项目的根目录下,新建一个文本文件 Dockerfile,写入下面的内容。

FROM node:lts
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN npm install --registry=https://registry.npm.taobao.org
EXPOSE 5000

上面代码一共五行,含义如下。

FROM node:lts:该 image 文件继承官方的 node image,冒号表示标签,这里标签是lts,即lts版本的 node。

COPY . /app:将当前目录下的所有文件(除了.dockerignore排除的路径),都拷贝进入 image 文件的/app目录。

WORKDIR /app:指定接下来的工作路径为/app。

RUN npm install:在/app目录下,运行npm install命令安装依赖。注意,安装后所有的依赖,都将打包进入 image 文件。

EXPOSE 5000:将容器 5000 端口暴露出来, 允许外部连接这个端口。

11.2 创建 image 文件

有了 Dockerfile 文件以后,就可以使用docker image build命令创建 image 文件了。

$ docker image build -t koa-demo ./
# 或者
$ docker image build -t koa-demo:0.0.1 ./

上面代码中,-t参数用来指定 image 文件的名字,后面还可以用冒号指定标签。如果不指定,默认的标签就是latest。最后的那个点表示 Dockerfile 文件所在的路径,上例是当前路径,所以是一个点。

如果运行成功,就可以看到新生成的 image 文件koa-demo了。

$ docker image ls

11.3 生成容器

docker container run命令会从 image 文件生成容器。

$ docker container run -p 8000:5000 -it koa-demo /bin/bash

# 或者

$ docker container run -p 8000:5000 -it koa-demo:0.0.1 /bin/bash

上面命令的各个参数含义如下:

-p参数:容器的 5000 端口映射到本机的 8000 端口。

-it参数:容器的 Shell 映射到当前的 Shell,然后你在本机窗口输入的命令,就会传入容器。

koa-demo:0.0.1:image 文件的名字(如果有标签,还需要提供标签,默认是 latest 标签)。

/bin/bash:容器启动以后,内部第一个执行的命令。这里是启动 Bash,保证用户可以使用 Shell。

如果一切正常,运行上面的命令以后,就会返回一个命令行提示符。

root@12d80f4aaf1e:/app#

这表示你已经在容器里面了,返回的提示符就是容器内部的 Shell 提示符。执行下面的命令。

root@12d80f4aaf1e:/app# node demos/01.js

这时,Koa 框架已经运行起来了。打开本机的浏览器,访问 http://127.0.0.1:8000,网页显示"Not Found",这是因为这个 demo 没有写路由。

这个例子中,Node 进程运行在 Docker 容器的虚拟环境里面,进程接触到的文件系统和网络接口都是虚拟的,与本机的文件系统和网络接口是隔离的,因此需要定义容器与物理机的端口映射(map)。

现在,在容器的命令行,按下 Ctrl + c 停止 Node 进程,然后按下 Ctrl + d (或者输入 exit)退出容器。此外,也可以用docker container kill终止容器运行。

# 在本机的另一个终端窗口,查出容器的 ID

$ docker container ls

# 停止指定的容器运行

$ docker container kill [containerID]

容器停止运行之后,并不会消失,用下面的命令删除容器文件。

# 查出容器的 ID

$ docker container ls --all

# 删除指定的容器文件

$ docker container rm [containerID]

也可以使用docker container run命令的--rm参数,在容器终止运行后自动删除容器文件。

$ docker container run --rm -p 8000:5000 -it koa-demo /bin/bash

11.4 CMD 命令

上一节的例子里面,容器启动以后,需要手动输入命令node demos/01.js。我们可以把这个命令写在 Dockerfile 里面,这样容器启动以后,这个命令就已经执行了,不用再手动输入了。

FROM node:lts
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN npm install --registry=https://registry.npm.taobao.org
EXPOSE 5000
CMD node demos/01.js

上面的 Dockerfile 里面,多了最后一行CMD node demos/01.js,它表示容器启动后自动执行node demos/01.js。

你可能会问,RUN命令与CMD命令的区别在哪里?简单说,RUN命令在 image 文件的构建阶段执行,执行结果都会打包进入 image 文件;CMD命令则是在容器启动后执行。另外,一个 Dockerfile 可以包含多个RUN命令,但是只能有一个CMD命令。

注意,指定了CMD命令以后,docker container run命令就不能附加命令了(比如前面的/bin/bash),否则它会覆盖CMD命令。现在,启动容器可以使用下面的命令。

$ docker container run --rm -p 8000:5000 -it koa-demo:0.0.1

11.5 推送 image到镜像仓库

容器运行成功后,就确认了 image 文件的有效性。这时,我们就可以考虑把 image 文件分享到网上,让其他人使用。

首先,去 hub.docker.com 或 cloud.docker.com 注册一个账户。然后,用下面的命令登录。

$ docker login

接着,为本地的 image 标注用户名和版本。

$ docker image tag [imageName] [username]/[repository]:[tag]

# 实例

$ docker image tag koa-demos:0.0.1 test/koa-demos:0.0.1

也可以不标注用户名,重新构建一下 image 文件。

$ docker container run --rm -p 8000:5000 -it koa-demo:0.0.1

最后,发布 image 文件。

$ docker image push [username]/[repository]:[tag]

发布成功以后,登录 hub.docker.com,就可以看到已经发布的 image 文件。

11.6 减少镜像层数

只有 RUN, COPY, ADD 会创建层数, 其它指令不会增加镜像的体积

尽可能使用多阶段构建

使用以下方法安装依赖:

$ docker login

错误的方法安装依赖,这将增加镜像层数:

$ docker image tag [imageName] [username]/[repository]:[tag]

将多行参数排序

便于可读性以及不小心地重复装包。

$ docker image tag koa-demos:0.0.1 test/koa-demos:0.0.1

充分利用构建缓存

在镜像的构建过程中 Docker 会遍历 Dockerfile 文件中的所有指令,顺序执行。对于每一条指令,Docker 都会在缓存中查找是否已存在可重用的镜像,否则会创建一个新的镜像。

我们可以使用 docker build --no-cache 跳过缓存:

ADD 和 COPY 将会计算文件的 checksum 是否改变来决定是否利用缓存

RUN 仅仅查看命令字符串是否命中缓存,如 RUN apt-get -y update 可能会有问题

如一个 Node 应用,可以先拷贝 package.json 进行依赖安装,然后再添加整个目录,可以做到充分利用缓存的目的。

$ docker image build -t [username]/[repository]:[tag] ./

# 此步将可以充分利用 node_modules 的缓存

$ docker image push [username]/[repository]:[tag]

十二、其他命令

docker 的主要用法就是上面这些,此外还有几个命令,也非常有用。

(1)docker container start

前面的docker container run命令是新建容器,每运行一次,就会新建一个容器。同样的命令运行两次,就会生成两个一模一样的容器文件。如果希望重复使用容器,就要使用docker container start命令,它用来启动已经生成、已经停止运行的容器文件。

$ docker container start [containerID]

(2)docker container stop

前面的docker container kill命令终止容器运行,相当于向容器里面的主进程发出 SIGKILL 信号。而docker container stop命令也是用来终止容器运行,相当于向容器里面的主进程发出 SIGTERM 信号,然后过一段时间再发出 SIGKILL 信号。

RUN yum install -y node python go

这两个信号的差别是,应用程序收到 SIGTERM 信号以后,可以自行进行收尾清理工作,但也可以不理会这个信号。如果收到 SIGKILL 信号,就会强行立即终止,那些正在进行中的操作会全部丢失。

RUN yum install -y node
RUN yum install -y python
RUN yum install -y go

docker container logs命令用来查看 docker 容器的输出,即容器里面 Shell 的标准输出。如果docker run命令运行容器的时候,没有使用-it参数,就要用这个命令查看输出。

$ docker container logs [containerID]

RUN apt-get update && apt-get install -y \
bzr \
cvs \
git \
mercurial \
subversion

docker container exec命令用于进入一个正在运行的 docker 容器。如果docker run命令运行容器的时候,没有使用-it参数,就要用这个命令进入容器。一旦进入了容器,就可以在容器的 Shell 执行命令了。

$ docker container exec -it [containerID] /bin/bash

(5)docker container cp

docker container cp命令用于从正在运行的 Docker 容器里面,将文件拷贝到本机。下面是拷贝到当前目录的写法。

$ docker container cp [containID]:[/path/to/file] .

十二、常用的Docker命令

容器生命周期管理

run
start/stop/restart
kill
rm
pause/unpause
create
exec

容器操作

FROM node:10-alpine as builder
WORKDIR /code
ADD package.json /code

容器rootfs命令

RUN npm install --production
ADD . /code
RUN npm run build

镜一仓库

login
pull
push
search

本地镜像管理

(1)docker container start



参考链接:https://docs.docker.com/

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  • xiyangw

    xiyangw  评论于 [2023-01-01 11:00:24]  回复

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