Docker

1 Docker原理

1.1 Docker架构图

docker解释 docker详解_docker解释



1.2 Docker三要素

  • 仓库 Registry
    保存了多个镜像
  • 镜像 image
  • 容器 Container
    image创建的运行实例。容器只包含业务运行所需的runtime环境。

镜像和容器可以类比成java中的类和实例



1.3 Docker原理

1.3.1 Docker底层原理

  • Docker是个Client-Server结构的系统
  • 守护进程运行在主机上，通过Socket从客户端访问。守护进程从Client接收命令并管理运行在主机上的容器
  • 容器，是一个运行时环境

docker解释 docker详解_运维_02



1.3.2 Docker与传统虚拟化方式的不同

  • 传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；
  • 而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便；
  • 每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。

docker解释 docker详解_docker解释_03



2 Image

2.1 image概述

  • 镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，它包含运行某个软件所需的所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。
  • Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统叫UnionFS。

UnionFS（联合文件系统）：

  • Union文件系统（UnionFS）是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite several directories into a single virtual filesystem)。Union 文件系统是 Docker 镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像
  • 特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录



2.2 Image原理

2.2.1 镜像加载原理

  • Docker镜像的最底层是bootfs。

**bootfs **(boot file system)：主要包含bootloader和kernel。

  • bootloader主要是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。

rootfs (root file system) ，在bootfs之上。包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等。

  • 对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用Host的kernel，自己只需要提供 rootfs 就行了。由此可见对于不同的linux发行版, bootfs基本是一致的, rootfs会有差别, 因此不同的发行版可以公用bootfs。


  • 平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G，为什么docker这里才200M？
    对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供 rootfs 就行了。由此可见对于不同的linux发行版, bootfs基本是一致的, rootfs会有差别, 因此不同的发行版可以公用bootfs。


2.2.2 分层的镜像

以我们的pull为例，在下载的过程中我们可以看到docker的镜像好像是在一层一层的在下载

docker解释 docker详解_运维_04



docker解释 docker详解_容器_05


为什么 Docker 镜像要采用这种分层结构呢?

  • 可以共享资源
  • 有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么宿主机只需在磁盘上保存一份base镜像
  • 同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。
  • 镜像的每一层都可以被共享。



2.3 镜像特点

  • Docker镜像都是只读的
  • 当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。


2.4 常用命令

2.4.1 docker images

List images

  • docker images -a：列出所有镜像，包含中间印象层
  • docker images -q：显示当前镜像的id
  • docker images -qa：列出所有镜像的id
  • docker images -digests: 显示镜像摘要信息
  • docker images -digests --no-trunc: 显示镜像完整的摘要信息
  • docker images prune：可以清理无用的images


2.4.2 docker search

Search the Docker Hub for images

  • docker search -filter stars=300 tomcat ：列出STARS不小于300的镜像


2.4.3 docker pull

Pull an image or a repository from a registry

  • docker pull xxxx 等价于 docker pull xxxx:latest


2.4.4 docker rmi

remove an or more images

  • docker rmi xxxx
  • docker rmi -f xxxx ：Force removal of an image
  • docker rmi -f xxxx oooo ：Force removal of more images
  • docker rmi -f $(docker images -qa) ：docker images -qa列出的id全传递给rmi参数并删掉


2.5 commit操作

docker commit：提交容器副本使之成为一个新的镜像。可以创建自己的镜像

  • docker commit -m=“提交的描述信息” -a=“作者” 容器ID 要创建的目标镜像名:[标签名]


2.6 push操作

dockerpush：把image提交到docker hub的repository中。

  1. docker login：登录账号密码
  2. docker tag [imageName] finn5842/[repoName]:[tagName]: 指定一个tag。比如docker tag nginx finn5842/nginx:http1.1
  3. docker push [tagName]: 提交。比如：docker push finn5842/nginx:http1.1

docker解释 docker详解_docker解释_06



3 Container

3.1 常用命令

3.1.1 docker run

新建并启动容器

docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND]

–name=“name”：容器名称

-d：启动守护式容器。即后台运行容器，并返回容器ID

-i：以交互模式运行容器，通常与-t一起使用

-t：为容器重新分配一个伪输入终端，通常与-i一起使用

docker run -it --name=“myMySQL” mysql

-P：随机分配端口号

-p：指定端口号

-p 10060:8080 前面是docker暴露给外界的端口，后面是tomcat服务的接口



  • docker run -d xxxx：以后台模式启动一个容器⭐

docker机制：

  • docker容器后台运行时，必须有个前台进程
  • 容器运行的命令除非要求一直挂起，如运行top, tail，否则就会自动退出

问题：通过docker ps -a 进行查看时， 发现容器自动退出。

原因：所以，容器以后台模式运行时，如果没有发现前台进程，就是立即自动退出

解决办法：运行的容器以前台运行的方式进行。


3.1.2 docker ps

列出container

  • docker ps：列出正在运行的容器
  • docker ps -a：列出所有正在运行和历史上运行过的容器
  • docker ps -l：列出最近创建的容器
  • docker ps -q：列出正在运行的容器编号

docker ps -aq 就是列出所有容器的编号

  • docker ps -n xx：列出最近创建的xx个容器


3.1.3 退出容器

  • exit
  • ctrl+shift+z


3.1.4 暂时离开容器

离开容器，但不关闭容器

  • ctrl+p+q


3.1.5 启动容器

  • docker start xxxx：启动容器
  • docker restart xxxx：重启容器


3.1.6 停止容器

  • docker stop xxxx
  • docker kill：强制停止容器


3.1.7 删除容器

  • docker rm xxxx：删除已停止的容器
  • docker rm -f xxxx：强制删除容器
  • docker rm -f $(docker ps -aq)：强制删除所有容器
  • docker ps -aq|xargs docker rm：强制删除所有容器（把docker ps -aq传给xargs，并作为下一个命令的参数）


3.1.8 重新进入容器

  • docker attach xxxx：直接进入容器启动命令终端，不会启动新的进程
  • docker exec -it xxxx：在容器中打开终端，并启动新的进程。默认是以docker exec -it xxxx /bin/bash的方式交互
  • docker exec -it xxxx ls -l /tmp：直接对xxxx容器进行ls -l /tmp操作并返回，并不进入容器


3.1.9 容器日志

docker解释 docker详解_docker_07



3.1.10 容器内部细节

docker inspect xxxx



3.1.11 容器内容保存到主机

docker cp xxxx:容器目录 主机目录：复制容器内容到主机



3.1.12 docker cp

从容器->宿主机

容器的opt目录下的aa.txt文件拷贝到宿主机的/usr/目录下

docker cp mycontainer:/opt/aa.txt /usr/

主机->容器

docker cp /usr/aa.txt mycontainer:/opt



3.2 常用指令总结

docker解释 docker详解_容器_08



4 Volume

容器数据卷

4.1 容器数据卷

  • 用来数据持久化
  • 容器之间可以共享持久化的数据

Docker容器产生的数据，如果不通过docker commit生成新的镜像，使得数据做为镜像的一部分保存下来，那么当容器删除后，数据自然也就没有了。

总结：

容器的持久化 + 容器间或容器和宿主机间继承和数据共享



4.2 添加数据卷

4.2.1 直接命令添加

  • docker run -it -v /宿主机绝对路径目录:/容器内目录 镜像名
  • 举例：
  • docker run -it -v /宿主机目录:/容器内目录 centos /bin/bash
  • 查看数据卷是否挂载成功：docker inspect xxxx[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WbuPxWEr-1658545902845)(https://raw.githubusercontent.com/FinnSHI/PictureBed/main/imgs/202110302038205.png)]
  • 容器和宿主机之间实现了数据共享
  • 容器停止退出后，主机修改后数据仍然同步


  • docker run -it -v /宿主机绝对路径目录:/容器内目录:ro 镜像名：命令(带权限)。此时容器内数据卷只能读，不能写


4.2.2 DockerFile添加

  • VOLUME["/dataVolumeContainer","/dataVolumeContainer2","/dataVolumeContainer3"]：可在Dockerfile中使用VOLUME指令来给镜像添加一个或多个数据卷
    示例：
# volume test
FROM centos
VOLUME ["/dataVolumeContainer1","/dataVolumeContainer2"]
CMD echo "finished--------create successfully"
CMD /bin/bash
  • build后生成image
  • run
  • 查看

docker解释 docker详解_docker_09

  • 主机对应默认地址

注意：

  • 如果Docker挂载主机目录时，访问出现错误：Docker cannot open directory .: Permission denied
    解决办法：在挂载目录后多加一个–privileged=true参数即可


4.3 数据卷容器

4.3.1 概述

命名的容器挂载数据卷，其它容器通过挂载这个(父容器)实现数据共享，挂载数据卷的容器，称之为数据卷容器

docker解释 docker详解_Docker_10

4.3.2 容器间数据共享

  • 先启动一个父容器dc01
  • docker run -it --name dc02 --volumes-from dc01 zzyy/centos：dc02继承自dc01 （image：zzyy/centos）


5 DockerFile

5.1 DockerFile概述

Dockerfile是用来构建Docker image的文件，是由一系列命令和参数构成的脚本

构建三步骤

  1. 编写Dockerfile文件
  2. docker build
  3. docker run


5.2 DockerFile构建

5.2.1 Dockerfile内容基础知识

  • 每条保留字指令都必须为大写字母且后面要跟随至少一个参数
  • 指令按照从上到下，顺序执行
  • 每条指令都会创建一个新的镜像层，并对镜像进行提交

# 表示注释

5.2.2 Docker执行DockerFile流程

  1. Docker从基础image运行一个container
  2. 执行一条指令并对container作出修改
  3. Docker提交容器到一个新的image层
  4. Docker再基于刚提交的image运行一个新container
  5. 执行DockerFile中的下一条指令
  6. …

5.2.3 总结

从应用软件的角度来看，DockerFile、Image与Container分别代表软件的三个不同阶段:

  • Dockerfile是软件的原材料
  • Image是软件的交付品
  • Container则可以认为是软件的运行态。

Dockerfile面向开发，Docker镜像成为交付标准，Docker容器则涉及部署与运维，三者缺一不可，合力充当Docker体系的基石。

docker解释 docker详解_容器_11

描述：

  • Dockerfile：Dockerfile定义了进程需要的一切东西。Dockerfile涉及的内容包括执行代码或者是文件、环境变量、依赖包、运行时环境、动态链接库、操作系统的发行版、服务进程和内核进程(当应用进程需要和系统服务和内核进程打交道，这时需要考虑如何设计namespace的权限控制)等等;
  • Docker镜像：在用Dockerfile定义后，用docker build指令产生一个Docker镜像。运行Docker镜像，创建容器;
  • Docker容器：容器是提供服务的。

5.3 DockerFile保留字指令

  • FROM :基础镜像，当前新镜像是基于哪个镜像的
  • MAINTAINER :镜像维护者的姓名和邮箱地址
  • RUN : 容器构建时需要运行的命令
  • EXPOSE : 当前容器对外暴露出的端口
  • WORKDIR : 指定在创建容器后，终端默认登陆的进来工作目录，一个落脚点
  • ENV : 用来在构建镜像过程中设置环境变量
  • ADD : 将宿主机目录下的文件拷贝进镜像且ADD命令会自动处理URL和解压tar压缩包
  • COPY ： 类似ADD，拷贝文件和目录到镜像中。将从构建上下文目录中 <源路径> 的文件/目录复制到新的一层的镜像内的 <目标路径> 位置
  • VOLUME ： 容器数据卷，用于数据保存和持久化工作
  • CMD ：指定一个容器启动时要运行的命令。Dockerfile 中可以有多个 CMD 指令，但只有最后一个生效，CMD 会被 docker run 之后的参数替换
  • ENTRYPOINT ： 指定一个容器启动时要运行的命令，ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样，都是在指定容器启动程序及参数。
  • ONBUILD ： 当构建一个被继承的Dockerfile时运行命令，父镜像在被子继承后父镜像的onbuild被触发


6 案例

6.1 Base镜像

Docker Hub 中 99% 的镜像都是通过在 base 镜像 scratch 中安装和配置需要的软件构建出来的.

docker解释 docker详解_Docker_12



6.2 自定义image

6.2.1 自定义镜像myTomcat

  1. 创建myTomcat文件夹：
mkdir -p /finn/mydockerfile/myTomcat

mkdir -p是递归创建目录，如果上级文件夹不存在，会一起创建出来

  1. 在上述目录下touch c.txt
  2. 将jdk和tomcat安装的压缩包拷贝进上一步目录


7 Docker Compose

7.1 概述

使用一个 Dockerfile 模板文件，可以让用户很方便的定义一个单独的应用容器。然而，在日常工作中，经常会碰到需要多个容器相互配合来完成某项任务的情况。例如要实现一个 Web 项目，除了 Web 服务容器本身，往往还需要再加上后端的数据库服务容器，甚至还包括负载均衡容器等。

Compose 恰好满足了这样的需求。它允许用户通过一个单独的 docker-compose.yml 模板文件（YAML 格式）来定义一组相关联的应用容器为一个项目（project）。

  • Compose 中有两个重要的概念：
  • 服务 (service)：一个应用容器，实际上可以包括运行多个相同镜像的容器实例。
  • 项目 (project)：由一组关联的应用容器组成的一个完整业务单元，在 docker-compose.yml 文件中定义。
  • Compose 的默认管理对象是项目，通过子命令对项目中的一组容器进行便捷地生命周期管理。
  • Compose 项目由 Python 编写，实现上调用了 Docker 服务提供的 API 来对容器进行管理。因此，只要所操作的平台支持 Docker API，就可以在其上利用 Compose 来进行编排管理。

手册资料：

https://docs.docker.com/compose/



7.2 yaml

yaml是docker-compose的核心。它一共有三层

#3层

version: '' #版本
services: #服务
    服务1:
    #服务配置
    
    
#其他配置 网络/卷、全局规则
volumes:
networks:
configs:

7.3 部署上线

docker-compose up

7.4 重新部署上线

docker-compose up --build

7.5 下线

docker-compose down