docker 核心组件讲解

Docker的三大核心组件：镜像、容器、仓库

• 1. 镜像

• 1.1 什么是镜像
• 1.2 镜像的两个特征
• 1.3 操作镜像的命令

• 1.3.1 获取镜像
• 1.3.2 查看本地镜像
• 1.3.3 删除本地镜像
• 1.3.4 镜像导出与导入
• 1.3.5 虚悬镜像
• 1.3.5 构建镜像

• 1.3.5.1 使用docker commit构建镜像
• 1.3.5.2 使用Dockerfile构建镜像

• 2. 容器

• 2.1 操作容器的命令
• 2.1.1 查询本地容器列表
• 2.1.2 启动容器
• 2.1.3 停止容器
• 2.1.4 删除容器
• 2.1.5 进入容器
• 2.1.6 容器的三种运行模式

• 3. 仓库
• 4. 总结

1. 镜像

1.1 什么是镜像

1. 镜像就是一个Linux文件系统（Root FileSystem），里面包含运行在Linux内核的程序以及相应的数据。
   下面拓展的谈一下Linux操作系统：

一般而言，Linux分为俩部分，*Linux内核*与*用户空间*，而真正的操作系统指的是Linux内核，
我们常用的Centos、Ubuntu等操作系统其实是不同厂商在Linux内核基础上添加自己的软件与工具集
（tools）形成的发布版本。

2. 我们可以把镜像看做上面所说的用户空间，当Docker通过镜像创建一个容器时，就是将定义好的用户空间作为独立隔离的进程运行在宿主机的Linux内核之上。
   通过下面的示意图，我们可以更好理解Docker镜像与Linux的关系。

1.2 镜像的两个特征

1. 分层（Layer）：镜像是分层的，即一个镜像由多个中间层组成，多个镜像可以共享一个中间层，我们也可以通过在镜像上添加多一层来生成一个新的镜像。
2. 只读（read-only）：镜像在构建完成之后，便不可以再更改，而上面我们所说的添加一层构建新的镜像，这中间实际是通过创建一个临时的容器，在容器上添加或删除文件，从而生成一个新的镜像，因为容器是读写的。

1.3 操作镜像的命令

docker image这条子命令下，通过docker image --help这条命令，可以看到docker image子命令的详细文档，如下：

Usage:  docker image COMMAND

Manage images

Commands:
  build       Build an image from a Dockerfile(构建镜像的命令)
  history     Show the history of an image(显示镜像构建历史过程)
  import      Import the contents from a tarball to create a filesystem image(导入一个由容器导出的镜像)
  inspect     Display detailed information on one or more images(显示一个镜像的详细信息)
  load        Load an image from a tar archive or STDIN(从一个文件或标准输入流中导入镜像)
  ls          List images(查看镜像列表)
  prune       Remove unused images(删除虚悬镜像)
  pull        Pull an image or a repository from a registry(从仓库拉取镜像)
  push        Push an image or a repository to a registry(推送镜像到仓库)
  rm          Remove one or more images(删除镜像)
  save        Save one or more images to a tar archive (streamed to STDOUT by default)(保存镜像到文件)
  tag         Create a tag TARGET_IMAGE that refers to SOURCE_IMAGE(给镜像打标签)

1.3.1 获取镜像

在安装了Docker之后，我们本地并没有任何镜像，当然我们可以自己创建，不过更方便还是从Docker官方提供的仓库服务Docker Hub上拉取官方或第三方已经构建好的镜像。
拉取镜像可以使用docker image pull，其格式如下：

docker image pull [OPTIONS] NAME[:TAG|@DIGEST]

当然，docker image pull有更简洁的用法，如：

docker pull [OPTIONS] NAME[:TAG|@DIGEST]

要拉取镜像，需要指定Docker Registry的URL和端口号，默认是Docker Hub，另外还需要指定仓库名和标签，仓库名和标签唯一确定一个镜像，而标签是可以省略的，如果省略，则默认使用laster作为标签名，而仓库名则由作者名和软件名组成。
所以，在省略参数后，比如我们想拉取centos镜像，可以使用下面简单的命令从Docker Hub上拉取：

docker pull centos

1.3.2 查看本地镜像

通过上面方法我们将镜像拉取到了本地，那要如何查看本地有哪有镜像呢？通过下面的命令我们可以查看本地的全部镜像：

docker image ls

当然Docker提供了更简洁的写法，如下：

docker images

1.3.3 删除本地镜像

要删除一个或多个本地镜像，可以使用下面命令：

docker image rm [option] IMAGE1,IMAGE2,...IMAGEn

也可以使用更简洁的方式，如下：

docker rmi  [option]  IMAGE1,IMAGE2,...IMAGEn

我们可以根据镜像长ID，短ID、镜像摘要以及镜像名称来删除镜像，如下：

1. 根据镜像长ID删除

docker rmi f7302e4ab3a8

2. 根据镜像短ID删除

docker rmi f7302

3. 根据镜像摘要删除

#查询镜像摘要
docker image ls --digests
#删除
docker rmi <摘要值>

4. 根据镜像名删除

docker rmi <仓库名>:<标签>

我们想要清除本地全部镜像时，可以使用下面的命令，不过一般不建议使用

docker rmi $(docker images -qa)

另外，一般如果镜像已经被用来创建了容器，使用上面的命令删除会报下面错误，告诉我们该镜像已经被使用，不允许被删除。

Error response from daemon: conflict: unable to remove repository reference "mysql:5.7" (must force) - container ccd406c07a78 is using its referenced image e1e1680ac726

对于已经被用于创建容器的镜像，删除方法有两种，一种是先把容器删除，再删除镜像，另一种则只需要再删除镜像的命令种跟一个-f参数便可，如：

$ docker rim -f f7302

1.3.4 镜像导出与导入

如果想与别人共享某个镜像，除了从镜像服务仓库中pull镜像和把镜像push到仓库之外，其实我们还可以将本地构建好的镜像直接导出并保存为文件发送给别人，如下：

docker image save -o /test_image.tar.gz centos:latest

而当你拿到别人导出的镜像文件时，可以使用docker load命令把镜像加载到本地的Docker镜像列表中，如下：

docker load < /test_image.tar.gz

1.3.5 虚悬镜像

我们知道Docker镜像名由仓库名和标签组成，但有时候我们会看到仓库名和标签皆为<none>的镜像，我们称为这种镜像为虚悬镜像，如下图所示：

虚悬镜像一般是当我们使用docker pull拉取最新镜像时，生成了新的镜像，所以仓库名和标签都给了新的镜像，旧的镜像名和标签则被取消，成为虚悬镜像。

我们可以使用下面的命令打印所有的虚悬镜像：

docker image ls -f dangling=true

一般虚悬镜像已经没有什么作用了，所以可以清理掉，下面的命令可以清除所有的虚悬镜像：

docker image prune

不过，如果我们想要保留一些有用的虚悬镜像时，可以使用docker tag命令重新给镜像起个仓库名和标签：

docker tag 621d57f27e93 "test:1.0"

1.3.5 构建镜像

上面的例子都是直接使用官方提供的镜像，其实，除了从官方仓库或其他仓库拉取别人构建好的镜像外，我们也可以构建自己的镜像，一般由以下两种构建方式：

• 使用docker commit构建镜像
• 使用Dockerfile构建镜像

1.3.5.1 使用docker commit构建镜像

使用docker commit命令，我们可以将修改过的容器重新提交为一个镜像，如：

docker commit conntaner_id my-hello:1.0

使用这种方式构建的镜像，我们称为黑箱镜像，就是一个黑箱子一样，别人并不知道我们对容器做了哪些修改和操作，所以会对其安全性有所质疑。
所以不推荐使用这种方式构建镜像。

1.3.5.2 使用Dockerfile构建镜像

我们推荐编写Dockerfile来构建一种镜像，Docker Hub上的镜像都是采用这种方式构建的，采用这种方式的好处就是，我们不用把镜像分发给别人，而只是把Dockerfile和相应需要写入镜像的程序和数据发给别人，别人也能自己构建镜像，安全透明。

• 编写一个简单的Go程序

package main
import "fmt"

func main(){
    fmt.Println("Hello Go")
}

将Go程序编译为可执行程序，如：

go build hello.go

• 编写Dockerfile文件

# 从一个空白的镜像开始
FROM stratch
ADD hello /
# 执行
CMD /hello

• 开始构建镜像
  编写好Dockerfile文件后，需要使用docker build命令进行构建，docker build命令的格式如下：

$ docker build [OPTIONS] PATH | URL | -

# 注意最后的点(.)表示当前目录，即Dockerfile所在的目录
$ docker build -t "hello-go:1.0" .

上面只是简单演示了使用Dockerfile文件如何构建镜像，关于Dockerfile，还有许多更加深入地用法，我们之后有机再谈。

2. 容器

容器与镜像的关系，就如同JAVA中对象与类之间的关系。

容器是通过镜像来创建的，所以必须先有镜像才能创建镜像，而生成的容器是一个独立于宿主机的隔离进程，并且有属于容器自己的网络和命名空间。

我们前面介绍过，镜像是由多个中间层（Layer）组成，生成的镜像是只读的，但容器却是可读可写的，这是因为容器是再镜像上面添加一层读写层（writer/read layer）来实现的，如下图所示：

2.1 操作容器的命令

Usage:  docker container COMMAND

Manage containers

Commands:
  attach      Attach local standard input, output, and error streams to a runnin                                                                                             g container
  commit      Create a new image from a container's changes(把容器保存为镜像)
  cp          Copy files/folders between a container and the local filesystem
  create      Create a new container(创建一个新的容器)
  diff        Inspect changes to files or directories on a container's filesyste                                                                                             m
  exec        Run a command in a running container(在一个运行的容器中执行命令)
  export      Export a container's filesystem as a tar archive
  inspect     Display detailed information on one or more containers
  kill        Kill one or more running containers(杀死一个或多个正在运行的容器)
  logs        Fetch the logs of a container
  ls          List containers(显示本地容器列表)
  pause       Pause all processes within one or more containers
  port        List port mappings or a specific mapping for the container
  prune       Remove all stopped containers
  rename      Rename a container(重命名容器)
  restart     Restart one or more containers(重启一个或多个容器)
  rm          Remove one or more containers(删除一个或多个容器)
  run         Run a command in a new container(运行一个新的容器)
  start       Start one or more stopped containers
  stats       Display a live stream of container(s) resource usage statistics
  stop        Stop one or more running containers(停止一个或多个容器)
  top         Display the running processes of a container
  unpause     Unpause all processes within one or more containers
  update      Update configuration of one or more containers
  wait        Block until one or more containers stop, then print their exit codes

2.1.1 查询本地容器列表

运行容器后，我们可以通过下面的命令查看本地所有容器：

docker container ls
# 更简洁写法
docker ps -a

上面命令执行的结果如下：

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                               NAMES
f4f184f5ffb9        redis:latest        "docker-entrypoint.s…"   6 seconds ago       Up 4 seconds        0.0.0.0:6379->6379/tcp              myredis
f7d970e7d4ce        mysql:5.7           "docker-entrypoint.s…"   7 seconds ago       Up 5 seconds        0.0.0.0:3306->3306/tcp, 33060/tcp   docker-mysql

有时候，我们只想查看容器的Id，可以使用下面的命令：

docker ps -aq

执行结果：

f4f184f5ffb9
f7d970e7d4ce

2.1.2 启动容器

启动容器由几种不同的方式，最常见的方式是使用docker run命令可以通过镜像创建一个容器。

# /bin/bash表示运行容器后要执行的命令
$ docker run -it centos /bin/bash

docker run命令有一些比较常见的参数，比如容器是一种提供服务的守护进程，那么通常需要开放端口供外部访问，如：

docker run -p 80:80 nginx

也可以为容器指定一个名称，如：

$ docker run -p 80:80 --name webserver nginx

将容器设置为后台运行，如：

$ docker run -p 80:80 -d --name webserver nginx

另外一种则是使用docker start命令重新启动已经停止运行的容器，如：

# container_id表示容器的id
$ docker start container_id

而对于正在运行的容器，也可以通过docker restart命令重新启动，如：

# container_id表示容器的id
$ docker restart container_id

2.1.3 停止容器

对于已经不需要的容器，可以使用docker stop命令停止其运行，如：

docker stop container_id1，container_id2...

批量停止容器，如：

docker stop $(docker ps -qa)

2.1.4 删除容器

docker container rm container_id
# 更简洁的写法
docker rm container_id

也可以像上面批量停止容器一样，我们也可以批量删除容器，如：

$ docker rm $(docker ps -qa)

当容器正在运行时，我们想要强行删除，加上-f，如：

docker container rm -f container_id
# 更简洁的写法
docker rm -f container_id

2.1.5 进入容器

对于正在运行的容器，我们也可以通过docker exec命令再次进入容器，如：

docker exec -it f4f184f5ffb9 /bin/bash

需要指定容器的Id或name，上面命令我们使用的时Id。

2.1.6 容器的三种运行模式

概括而言，Docker容器大体上有三种运行模式，如下：

• 运行后退出
  下面语句创建的容器，在运行后会退出

docker run centos echo "hellowrold"

• 常驻内存，就是守护进程模式
  如果容器中运行一个守护进程，则容器会一直处于运行状态，如：

docker run -d -p 80:80 nginx

• 交互式
  我们也可以在运行容器是，直接与容器交互，如：

docker run -it centos /bin/bash

3. 仓库

仓库（Repository）是集中存储镜像的地方，这里有个概念要区分一下，那就是仓库与仓库服务器（Registry）是两回事，像我们上面说的Docker Hub，就是Docker官方提供的一个仓库服务器，不过其实有时候我们不太需要太过区分这两个概念。

• 公共仓库
  公共仓库一般是指Docker Hub，前面我们已经多次介绍如何从Docker Hub获取镜像，除了获取镜像外，我们也可以将自己构建的镜像存放到Docker Hub，这样，别人也可以使用我们构建的镜像。
  不过要将镜像上传到Docker Hub，必须先在Docker的官方网站上注册一个账号，注册界面如下，按照要求填写必要的信息就可以了。
  
  注册好了之后，可以在本地使用命令登录到Docker Hub
  了，过程如下：

# 在命令行中输入
docker login

在输入账号密码登录到Docker Hub之后，便可以使用docker push命令把镜像推送到Docker Hub。

$ docker push 用户名/test:1.0

• 私有仓库
  有时候自己部门内部有一些镜像要共享时，如果直接导出镜像拿给别人又比较麻烦，使用Docker Hub这样的公共仓库又不是很方便，这时候我们可以自己搭建属于自己的私有仓库服务，用于存储和发布我们的镜像。
  Docker官方提供了registry这个镜像，可以用于搭建私有仓库服务，我们把镜像拉到服务器（10.20.31.210）之后，用下面命令创建该镜像的容器便可以搭建一个仓库服务，如下:

docker run -d -p 5000:5000 --restart=always --name registry registry

私有仓库访问地址：http://10.20.31.210:5000/v2/_catalog

下面我们把redis:6.2镜像推送到私有仓库，如下：

# 从公共仓库拉取redis：6.2镜像
docker pull redis:6.2
# 重新打tag
docker tag redis:6.2 10.20.31.210:5000/redis:6.2
# 推送
docker push 10.20.31.210:5000/redis:6.2

当你第一次推送时，会报下面的错误：

解决办法：

将私有仓库信息添加到/etc/docker/daemon.json中。

1、配置私有仓库

# 打开文件
vim /etc/docker/daemon.json
# 文件添加下面信息
"insecure-registries": ["10.20.31.210:5000"]

内容如下图所示：

2、重启docker

sudo systemctl restart docker
sudo systemctl daemon-reload

3、再次进行推送：

# 推送
docker push 10.20.31.210:5000/redis:6.2

恭喜你，推送成功！！！4、访问页面查看：http://10.20.31.210:5000/v2/_catalog

4. 总结

镜像是静态的概念，构建完成之后便不能在修改了，而容器则是一个动态的概念，使用Docker可以简单轻松地创建和删除容器，镜像与容器的关系，就如同JAVA中类与对象的关系，而仓库则是存储和分发镜像的地方。