docker
# 初识Docker
## Docker概念
- Docker是- -个开源的应用容器弓擎
- 诞生于2013年初，基于Go语言实现，dotCloud 公司出品(后改名为Docker Inc)
- Docker可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上。
- 容器是完全使用沙箱机制，相互隔离
- 容器性能开销极低。
- Docker从17.03版本之后分为CE (Community Edition:社区版)和EE(Enterprise Edition:企业版)
Docker是一种容器技术，解决软件跨环境迁移的问题
## 安装Docker
Docker可以运行在MAC、Windows、 CentOS、 UBUNTU等操作系统上，本课程基于CentOS7安装Docker。官网: [https://www.docker.com](https://www.docker.com)
1. yum包更新到最新
```shell
yum update
```
2. 安装需要的软件包，yum-util 提供yum-config-manager功能，另外两个是devicemapper驱动依赖的
```shell
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
```
3. 设置yum源
```shel
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
```
4. 安装docker，出现输入的界面都按 y
```shell
yum install -y docker-ce
```
5. 查看docker版本，验证是否成功
```
docker -v
```
## Docker架构
- 镜像（Image）：Docker镜像（Image），就相当于是一个root文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04就包含了完整的一套Ubuntu16.04最小系统的root文件系统
- 容器（Container）：镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和对象一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等
- 仓库（Repository）：仓库可以看成一个代码控制中心，用来保存镜像
## 配置Docker镜像加速器
默认情况下，将从docker hub（https://hub.docker.com/）上下载docker镜像，太慢。一般都会配置镜像加速器
- USTC：中科大镜像加速器（https://docker.mirrors.ustc.edu.cn）
- 阿里云：https://<你的ID>.mirror.aliyuncs.com
- 网易云：https://hub-mirror.c.163.com/
- 腾讯云：https://mirror.ccs.tencentyun.com
- 七牛云加速器：https://reg-mirror.qiniu.com
在这里我们用阿里云镜像加速器，登陆阿里云查看个人加速地址
注意：用阿里云时，每个人加速器地址不同，然后在终端输入下面指令
```shell
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
"registry-mirrors": ["https://eob5atc6.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker
##上面操作完成后输入下面代码测试是否成功
cat /etc/docker/daemon.json
```
# Docker命令
## Docker 服务相关命令
- 启动docker 服务：
```shell
systemctl start docker
```
- 停止docker 服务：
```shell
systemctl stop docker
```
- 重启docker 服务：
```shell
systemctl restart docker
```
- 查看docker 服务状态：
```shell
systemctl status docker
```
- 设置开机启动docker：
```shell
systemctl enable docker
```
## Docker 镜像相关命令
- 查看镜像：查看本地所有的镜像
```shell
docker images
docker images -q #查看所有镜像的id
```
- 搜索镜像：从网络中查找需要的镜像
```shell
docker search 镜像名称
```
- 拉取镜像：从Docker 仓库下载镜像到本地，镜像名称格式为`名称:版本号`，如果版本号不指定则是最新的版本。如果不知道镜像版本，可以去docker hub 搜索对应镜像查看
```shell
docker pull 镜像名称
```
- 删除镜像：删除本地镜像
```shell
docker rmi 镜像id/名称号:版本号 #删除指定本地镜像
docker rmi 'docker images -q' #删除所有本地镜像
```
查看官方是否维护镜像的版本：[https://hub.docker.com/](https://hub.docker.com/)
## Docker 容器相关命令
- 查看容器
```shell
docker ps #查看正在运行的容器
docker ps -a #查看所有容器
```
- 创建并启动容器
- ```shell
docker run 参数 版本:版本号 </bin/bash>#默认为/bin/bash
```
- 参数说明：
- `-i`：保持容器运行。通常与`-t`同时使用。加入`it`这两个参数后，容器创建后自动进入容器中，退出容器后，容器自动关闭
- `-t`：为容器重新分配一个伪输入终端，通常与`-i`同时使用
- `-d`：以守护（后台）模式运行容器。创建一个容器在后台运行，需要使用`docker exec`进入容器`docker exec -it c2 /bin/bash`。退出后，容器不会关闭
- `-it`创建的容器一般称为交互式容器；`-id`创建的容器一般称为守护式容器
- `--name`：为创建的容器命名
- 进入容器
- ```shell
docker exec 参数 #退出容器，容器不会关闭
```
- 停止容器
- ```shell
docker stop 容器名称
```
- 启动容器
- ```shell
docker start 容器名称
```
- 删除容器：如果容器是运行状态则删除失败，需要停止容器参能删除
- ```shel
docker rm 容器名称
```
- 查看容器信息
- ```shell
docker inspect 容器名称
```
# Docker 容器的数据卷
## 数据卷概念及作用
思考：
- Docker 容器删除后，在容器中产生的数据还在吗？
- Docker 容器和外部继器可以交换文件吗？
- 容器之间想要进行数据交互？
**数据卷**
- 数据卷是宿主机中的一个目录或文件
- 当容器目录和数据卷目录绑定后，对方的修改会立即同步
- 一个数据卷可以被多个容器同时挂载
- 一个容器也可以被挂载多个数据卷
**数据卷的作用**
- 容器数据持久化
- 外部计价器和容器间接通信
- 容器之间数据交换
## 配置数据卷
- 创建启动容器时，使用`-v`参数 设置数据卷
```shel
docker run ... -v 宿主机目录(文件):容器内目录(文件) ...
```
- 注意事项：
1. 目录必须是绝对路径
2. 如果目录不存在，会自动创建
3. 可以挂载多个数据卷
## 配置数据卷容器
多容器进行数据交换：
1. 多个容器挂载同一个数据卷
2. 数据卷容器
**配置数据卷容器：**
1. 创建启动c3数据卷容器，使用`-v`参数 设置数据卷
```shell
docker run -it --name=c3 -v /volume centos:7 /bin/bash
```
2. 创建启动c1 c2容器，使用`--volumes-from`参数 设置数据卷
```shell
docker run -it --name=c1 --volumes-from c3 centos:7 /bin/bash
docker run -it --name=c2 --volumes-from c3 centos:7 /bin/bash
```
# Docker 应用部署
## MySQL部署
### 案例：需求
- 在Docker 容器中部署MySQL，并通过外部MySQL客户端操作MySQL Server
### 案例：实现
1. 搜索mysql镜像
2. 拉取mysql镜像
3. 创建容器
4. 操作容器中的mysql
### 问题及解决方案
- 容器内的网络服务和外部机器不能直接通信
- 外部机器和宿主机可以直接通信
- 宿主机和容器可以直接通信
- 当容器中的网络服务需要被外部机器访问时，可以将容器中提供服务的端口映射到宿主机的端口上。外部机器访问宿主机的端口，从而间接访问容器的服务
- 这种操作称为：端口映射
### 部署MySQL
1. 搜索mysql镜像
```shell
docker search mysql
```
2. 拉取mysql镜像
```shell
docker pull mysql:5.6
```
3. 创建容器，设置端口映射、目录映射
```shell
# 在/root目录下创建mysql目录用于存储mysql数据信息
mkdir ~/mysql
cd ~/mysql
```
```shell
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`/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`目录日志
- `-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 用户密码
4. 使用外部机器访问MySQL
## Tomcat部署
1. 搜索Tomcat 镜像
```shell
docker search tomcat
```
2. 拉取mysql镜像
```shell
docker pull tomcat
```
3. 创建容器，设置端口映射、目录映射
```shell
#在/root目录下创建tomcat目录用于存放tomcat数据信息
mkdir ~/tomcat
cd ~/tomcat
```
```shell
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 $PWD:/usr/local/tomcat/webapps`：将主机中当前目录挂载到容器的`webapps`
4. 最后使用外部机器访问tomcat
## Nginx部署
1. 搜索Nginx 镜像
```shell
docker search nginx
```
2. 拉取mysql镜像
```shell
docker pull nginx
```
3. 创建容器，设置端口映射、目录映射
```shell
#在/root目录下创建nginx目录用于存储nginx数据信息
mkdir ~/nginx
cd ~/nginx
mkdir conf
cd conf
#在~/nginx/conf/下创建nginx.conf文件，粘贴下面代码块的内容
vim nginx.conf
```
```shel
user nginx;
worker_processes 1;
error_log /var/log/nginx/error.log warn;
pid /var/run/nginx.pid;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
log_format main '$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;
}
```
```shell
docker -run -id --name=c_nginx \
-p 80:800 \
-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 80:800`：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/html:/usr/share/nginx/html`：将主机当前目录挂载到容器的`/val/log/nginx`日志目录
4. 使用外部机器访问nginx
## Redis部署
1. 搜索Redis 镜像
```shell
docker search redis
```
2. 拉取Redis 镜像
```shell
docker pull redis:5.0
```
3. 创建容器，设置端口映射、目录映射
```shell
docker run -id --name=c_redis -p 6379:6379 redis:5.0
```
4. 使用外部机器连接redis
```shell
redis-cli.exe -h 192.168.187.129 -p 6379
```
# Dockerfile
## Docker 镜像原理
思考：
- Docker 镜像的本质是什么？
- 是一个分层的文件系统
- Docker 中一个CentOS 镜像为什么只有200MB，而一个CentOS 操作系统的iso 文件要几个G？
- CentOS的iso镜像文件包含bootfs和rootfs，而Docker的CentOS镜像复用操作系统的bootfs，只有rootfs和其他镜像层
- Docker 中一个Tomcat 镜像为什么有500MB，而一个Tomcat 安装包只有70多MB？
- 由于Docker中镜像是分层的，tomcat虽然只有70多MB，但他需要依赖于父镜像和基础镜像，所以整个对外暴露的tomcat镜像大小500多MB
操作系统组成部分：
- 进程调度子系统
- 进程通信子系统
- 内存管理子系统
- 设备管理子系统
- 文件管理子系统
- 网络通信子系统
- 作业控制子系统
Linux文件系统由bootfs 和rootfs 两部分组成
- bootfs：包含bootloader（引导加载程序）和kernel（内核）
- rootfs：root文件系统，包含的就是典型的Linux 系统中的/dev、/proc、/bin等标准目录和文件
- 不同的Linux 发行版，bootfs 基本一样，而rootfs 不同，如ubuntu，CentOS等
**Docker 镜像原理：**
- Docker 镜像是由特殊的文件系统叠加而成
- 最低端是bootfs，并使用宿主机的bootfs
- 第二层是root 文件系统rootfs ，称为base iamge
- 然后再往上可以叠加其他的镜像文件
- 统一文件系统（Union File System）技术能够将不同的层整合成一个文件系统，为这些层提供了一个统一的视角，这样就隐藏了多层的存在，在用户的角度看来，只存在一个文件系统
- 一个镜像可以放在另一个镜像的上面。位于下面的镜像称为父镜像，最底部的镜像称为基础镜像
- 当从一个镜像启动容器时，Docker会在最顶层加载一个读写文件系统作为容器
**镜像制作：**
容器转为镜像
```shell
docker commit 容器id 镜像名称:版本号
```
镜像存储成压缩文件
```shel
docker save -o 压缩文件名称 镜像名称:版本号
```
压缩文件还原成镜像
```shell
docker load -i 压缩文件名称
```
## Dockerfile 概念及作用
**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
## Dockerfile 关键字
| 关键字 | 作用 | 备注 |
| ----------- | ------------------------ | ------------------------------------------- |
| FROM | 指定父镜像 | 指定dockerfile基于哪个images构建 |
| MAINTAINER | 作者信息 | 用来标明这个dockerfile 谁写的 |
| LABEL | 标签 | 用来指明dockerfile 的标签，可以使用Label代替Maintainer 最终都是在docker image基本信息中嗯可以查看 |
| 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iamge 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参时 如果有ENV 那么ENV 的相同名字的值始终覆盖ARG 的值 |
| 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/使用是绝对地址 如果不是/开头那么实在上一条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 ENTRYPOINT执行的时候的用户 |
| HEALTHCHECK | 健康检查 | 指定监测当前容器的健康测试的命令 基本上没有 因为很多时候 应用本身由健康监测机制 |
| 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 | 发送信息量到宿主机 | 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 |
## 案例
### 案例一
需求：
自定义CentOS7镜像。要求：
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 crisp077 <www.crisp077.xyz>`
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`
创建使用dockerfile的镜像：
```shell
docker build -f ./centos_docker -t crisp_centos:1 .
```
### 案例二
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 crisp077 <www.crisp077.xyz>`
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 build -f dockerfile文件路径 -t 镜像名称:版本`
# Docker 服务编排
## 服务编排的概念
微服务架构的应用系统中一般包含若干个微服务，每个微服务都会部署多个实例，如果每个微服务都要手动启动，维护工作量会很大
- 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
## Dockers Compose 概述
Docker Compose 是一个编排多容器分布式部署的工具，提供命令集管理器化应用的完整开发期，包括服务构建，启动和停止。使用步骤：
1. 利用 Dockerfile 定义运行环境镜像
2. 使用 docker-compose.yml 定义组成应用的各服务
3. 运行 docker-compose up 启动应用
## 安装Docker Compose
```shell
#Compose 目前已经完全支持Linux、MAC OS、Windows，在安装Compose之前，需要先安装Docker。下面以编译好的二进制包方式安装在Linux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
```
## 卸载Docker Compose
```shell
#二进制包方式安装的，删除二进制文件即可
rm /usr/local/bin/docker-compose
```
## 案例
**使用docker compose编排nginx+springboot项目**
1. 创建docker-compose目录
```shell
mkdir ~/docker-compose
cd ~/docker-compose
```
2. 编写`docker-compose.yml`文件
```shell
version: '3'
services:
nginx:
iamge: nginx
ports:
- 80:80
links:
- app
volumes:
- ./nginx/conf.d:/etc/nginx/conf.d
app:
image: app
expose:
- "8080"
```
3. 创建`./nginx/conf.d`目录
```shell
mkdir -p ./nginx/conf.d
```
4. 在`./nginx/conf.d`目录下编写`crisp.conf`文件
```shell
server {
listen 80;
acess_log off;
location / {
proxy_pass https://app:8080;
}
}
```
5. 在`~/docker-compose`目录下 使用dockers-compose 启动容器
```shell
docker-compose up
```
6. 测试访问
```shell
http://192.168.187.129/hello
```
# Docker 私有仓库
## 搭建私有仓库
**Docker 私有仓库**
- Docker 官方的Docker hub（https://hub.docker.com）是一个用于管理公共镜像的仓库，我们可以从上面拉取镜像到本地，也可以把我们自己的镜像推送上去。但是，有时候我们的服务器无法访问互联网，或者你不希望将自己的镜像放到公网当中，那么我们就需要搭建自己的私有仓库来存储和管理自己的镜像。
**私有仓库搭建**
1. 拉取私有仓库镜像
```shell
docker pull registry
```
2. 启动私有仓库容器
```shell
docker run -id --name=registry -p 5000:5000 registry
```
3. 打开浏览器，输入地址`https://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`deamon.json`
```shell
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
```shell
systemctl restart docker
docker start registry
```
## 上传镜像到私有仓库
1. 标记镜像为私有仓库的镜像
```shell
docker tag centos:7 私有仓库服务器ip:5000/centos:7
```
2. 上传标记的镜像
```shell
docker push 私有仓库服务器ip:5000/centos:7
```
## 从私有仓库拉取镜像
```shell
#拉取镜像
docker pull 私有仓库服务器ip:5000/centos:7
```
# Docker 相关概念
**Docker容器虚拟化 与 传统虚拟机比较**
容器就是将软件打包成标准化单元，以用于开发、交付和部署
- 容器镜像是轻量级的、可执行的独立软件包，包含软件运行所需要的所有内容：代码、运行时环境、系统工具、系统库和设置
- 容器化软件在任何环境中都能够始终如一地运行
- 容器赋予了软件独立性，使其免受外在环境差异的影响，从而有助于减少团队间在相同基础设施上运行不同软件时的冲突
**相同：**
- 容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配优势
**不同：**
- 容器虚拟化的是操作系统，虚拟机虚拟化的时硬件
- 传统的虚拟机可以运行不同的操作系统，容器只能运行同一类型的操作系统
::: hljs-center
|特性|容器|虚拟机|
|-|-|-|
|启动|秒级|分钟级|
|性能|接近原生|弱于|
|系统支持两|单机支持上千个容器|一般几十个|
:::
> 2022.07.26 整理