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Docker

初识 Docker

  • 我们写的代码会接触到好几个环境:开发环境、测试环境以及生产环境:

docker概念

  • Docker 是一个开源的应用容器引擎
  • 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一个轻量级、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)

安装docker

  • Docker可以运行在MAC、Windows、CentOS、UBUNTU等操作系统上,本课程基于CentOS 7 安装
  • Docker官网:https://www.docker.com
    shell
    # 1、yum 包更新到最新 
    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 
    yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
    # 3、 设置yum源
    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 
    yum install -y docker-ce
    # 5、 查看docker版本,验证是否验证成功
    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(Contain er)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):仓库可看成一个代码控制中心, 用来保存镜像。

配置 Docker 镜像加速器

  1. 登录到你的阿里云或其他服务商的控制台。
  2. 找到容器镜像服务,通常会有一个"获取加速器"的选项。
  3. 遵循提供的指引,通常是修改Docker的配置文件 daemon.json(Linux系统),或者在 Docker Desktop 设置中配置。
  4. 例如,如果你使用的是阿里云的Docker Hub加速器,你需要在Linux系统的/etc/docker/目录下创建或编辑daemon.json文件,并添加以下内容:
{
  "registry-mirrors": ["https://<your-mirror-id>.mirror.aliyuncs.com"]
}
{
 "registry-mirrors": ["https://registry-proxy.onrender.com"],
 "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
} 作者:严同学科技探险 https://www.bilibili.com/read/cv35736789/?jump_opus=1 出处:bilibili
阿里云设置
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://<your-mirror-id>.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

via https://www.bilibili.com/read/cv35736789/?jump_opus=1

  • 镜像加速器被封禁说明
    • 可以看下docker官方的公告,docker官方限制了匿名下载镜像的频率,导致加速器无法从docker hub同步镜像
    • 现在大陆到docker hub网络都不通,加速器无法更新自己的缓存
    • 以上两个原因导致,加速器功能大打折扣,出这个公告,也是因为功能本身不行了,不得已收缩支持范围

替换 <your-mirror-id> 为你的加速器地址。

  1. 配置完成后,重启Docker服务:
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

Docker 命令

进程相关命令

  • 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
  • 开机启动docker服务
    shell
    systemctl enable 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 # 删除指定本地镜像
    docker rmi `docker images -q` # 删除所有本地镜像

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

shell
docker run 参数
  • 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。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

启动容器

shell
docker start 容器名称

停止容器

shell
docker stop 容器名称

删除容器

  • 如果容器是运行状态则删除失败,需要停止容器才能删除
    shell
    docker rm 容器名称

查看容器信息

shell
docker inspect 容器名称

Docker 容器数据卷

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 容器和外部机器可以直接交换文件吗?
    • 容器之间想要进行数据交互?
  • 数据卷概念
    • 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
  • 数据卷作用
    • 容器数据持久化
    • 外部机器和容器间接通信
    • 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
    shell
    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

  • 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
      1. 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

数据卷小结

  1. 数据卷概念
  • 宿主机的一个目录或文件
  1. 数据卷作用
  • 容器数据持久化
  • 客户端和容器数据交换
  • 容器间数据交换
  1. 数据卷容器
  • 创建一个容器,挂载一个目录,让其他容器继承自该容器( --volume-from )。
  • 通过简单方式实现数据卷配置

Docker 应用部署

MySQL部署

  • 需求:在Docker容器中部署MySQL,并通过外部mysql客户端操作MySQL Server。
  • 实现步骤
    • 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
  • 端口映射
    • 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该端口,从而间接访问容器的服务。
    • 这种操作称为:端口映射
  1. 搜索mysql镜像
shell
docker search mysql
  1. 拉取mysql镜像
shell
docker pull mysql:5.6
  1. 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 挂载到容器的 /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。日志目录
    • -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 用户的密码。
  1. 进入容器,操作mysql
shell
docker exec –it c_mysql /bin/bash
  1. 使用外部机器连接容器中的mysql 1573636765632

Tomcat部署

  • 需求:在Docker容器中部署Tomcat,并通过外部机器访问Tomcat部署的项目。
  • 实现步骤
    • ① 搜索tomcat镜像
    • ② 拉取tomcat镜像
    • ③ 创建容器
    • ④ 部署项目
    • ⑤ 测试访问
  1. 搜索tomcat镜像
shell
docker search tomcat
  1. 拉取tomcat镜像
shell
docker pull tomcat
  1. 创建容器,设置端口映射、目录映射
shell
# 在/root目录下创建tomcat目录用于存储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

  1. 使用外部机器访问tomcat 1573649804623

Nginx部署

  • 需求:在Docker容器中部署Nginx,并通过外部机器访问Nginx。
  • 实现步骤
    • ① 搜索Nginx镜像
    • ② 拉取Nginx镜像
    • ③ 创建容器
    • ④ 测试访问
  1. 搜索nginx镜像
shell
docker search nginx
  1. 拉取nginx镜像
shell
docker pull nginx
  1. 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,粘贴下面内容
vim nginx.conf
shell
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 80:80 \
-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 80:80: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/logs:/var/log/nginx:将主机当前目录下的 logs 目录挂载到容器的/var/log/nginx。日志目录
  1. 使用外部机器访问nginx 1573652396669

Redis部署

  • 需求:在Docker容器中部署Redis,并通过外部机器访问Redis。
  • 实现步骤
    • ① 搜索Redis镜像
    • ② 拉取Redis镜像
    • ③ 创建容器
    • ④ 测试访问
  1. 搜索redis镜像
shell
docker search redis
  1. 拉取redis镜像
shell
docker pull redis:5.0
  1. 创建容器,设置端口映射
shell
docker run -id --name=c_redis -p 6379:6379 redis:5.0
  1. 使用外部机器连接redis
shell
./redis-cli.exe -h 192.168.149.135 -p 6379

Dockerfile

Docker 镜像原理

  • 思考:

    • Docker 镜像本质是什么?
      • 是一个分层文件系统
    • 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,所有整个对外暴露的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 Linux 系统中的/dev,/proc,/bin,/etc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
    • 最底端是 bootfs,并使用宿主机的bootfs
    • 第二层是 root文件系统rootfs,称为base image
    • 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,最底部的镜像成为基础镜像。
    • 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
      docker save -o 压缩文件名称 镜像名称:版本号
      docker load –i 压缩文件名称

Dockerfile概念及作用

  • 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
  • Dochub网址:https://hub.docker.com

Dockerfile关键字

关键字作用备注
FROM指定父镜像指定dockerfile基于那个image构建
MAINTAINER作者信息用来标明这个dockerfile谁写的
LABEL标签用来标明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image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 可以在启动的容器的时候 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的参数 如果有ENV 那么ENV的相同名字的值始终覆盖arg的参数
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/ 使用的是绝对地址 如果不是/开头那么是在上一条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 ENTRYPONT执行的时候的用户
HEALTHCHECK健康检查指定监测当前容器的健康监测的命令 基本上没用 因为很多时候 应用本身有健康监测机制
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发送信号量到宿主机该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

  • 需求1:自定义centos7镜像。要求:

      1. 默认登录路径为 /usr
      1. 可以使用vim
  • 实现步骤1:

    • ① 定义父镜像:FROM centos:7
    • ② 定义作者信息:MAINTAINER itheima itheima@itcast.cn
    • 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
    • ⑥ 通过dockerfile构建镜像:docker bulid –f dockerfile文件路径 –t 镜像名称:版本
  • 需求2:定义dockerfile,发布springboot项目

  • 实现步骤2:

    • ① 定义父镜像:FROM java:8
    • ② 定义作者信息:MAINTAINER itheima itheima@itcast.cn
    • 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 bulid –f dockerfile文件路径 –t 镜像名称:版本

Docker 服务编排

服务编排概念

  • 微服务架构的应用系统中一般包含若干个微服务,每个微服务一般都会部署多个实例,如果每个微服务都要手动启停,维护的工作量会很大。

  • 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

Docker Compose 概述

  • Docker Compose是一个编排多容器分布式部署的工具,提供命令集管理容器化应用的完整开发周期,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
      1. 使用 docker-compose.yml 定义组成应用的各服务
      1. 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和Windows,在我们安装Compose之前,需要先安装Docker。下面我 们以编译好的二进制包方式安装在Linux系统中。 
    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
  • 使用docker compose编排nginx+springboot项目

    • 创建docker-compose目录

      shell
      mkdir ~/docker-compose
      cd ~/docker-compose
    • 编写 docker-compose.yml 文件

      ini
      version: '3'
      services:
        nginx:
            image: nginx
            ports:
              - 80:80
            links:
              - app
            volumes:
              - ./nginx/conf.d:/etc/nginx/conf.d
            app:
              image: app
              expose:
                - "8080"
    • 创建./nginx/conf.d目录

      shell
      mkdir -p ./nginx/conf.d
    • 在./nginx/conf.d目录下 编写itheima.conf文件

      ini
      server {
          listen 80;
          access_log off;
          location / {
            proxy_pass http://app:8080;
        }  
      }
    • 在~/docker-compose 目录下 使用docker-compose 启动容器

    shell
      docker-compose up

Docker 私有仓库

搭建私有仓库

  • 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。
    shell
    # 1、拉取私有仓库镜像 
    docker pull registry
    # 2、启动私有仓库容器 
    docker run -id --name=registry -p 5000:5000 registry
    # 3、打开浏览器 输入地址http://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daemon.json   
    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 
    systemctl restart docker
    docker start registry

上传镜像到私有仓库

shell
# 1、标记镜像为私有仓库的镜像     
docker tag centos:7 私有仓库服务器IP:5000/centos:7
 
# 2、上传标记的镜像     
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。

    • 容器镜像是轻量的、可执行的独立软件包 ,包含软件运行所需的所有内容: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,虚拟机虚拟化的是硬件。
    • 传统虚拟机可以运行不同的操作系统,容器只能运行同一类型操作系统