Docker

本文Docker - 从入门到实践的笔记

Docker简介

Docker使用Google公司推出的Go语言进行开发实现，基于Linux内核的cgroup，namespace，以及AUFS类的Union FS等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离进程，因此也称其为容器。

• 更高效的利用系统资源

• 更快速的启动时间

• 一致的运行环境

• 持续交付和部署，Dockerfile使镜像构建透明化

• 更轻松的迁移

• 更轻松的维护和扩展

基本概念

镜像

操作系统分为内核和用户空间，对于Linux而言，内核启动后，会挂载root文件系统为其提供用户空间的支持，而Docker镜像(Image)就相当于一个root文件系统。

Docker 镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并非由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。

容器

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

容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己独立的命名空间。因此容器可以拥有自己的root文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间，甚至自己的用户ID空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里，使用起来，就好像在一个独立于宿主的系统下操作一样，这种隔离特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全

镜像使用的是分层存储，容器也是，每一个容器运行时，是以镜像为基础，在其上创建一个当前容器的存储层，这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器称之为容器存储层

容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡，按照 Docker 最佳实践的要求，容器不应该向其存储层内写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。 所有的文件写入操作，都应该使用 数据卷（Volume）、或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高

数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此，使用数据卷后，容器删除或者重新运行之后，数据却不会丢失

仓库

使用镜像

获取镜像

sudo docker pull --help

sudo docker pull ubuntu   # 默认Docker hub的library/ubuntu:latest
sudo docker pull ubuntu:18.04

# 试试运行一下
sudo docker run -it --rm ubuntu:18.04 bash

列出镜像

sudo docker image ls --help
sudo docker image ls      # 只会列出顶层镜像
sudo docker system df     # 查看实际占用情况

sudo docker image ls -f dangling=true    # 只列出悬虚镜像
sudo docker image ls -a    # 列出全部，包括中间层镜像

sudo docker image ls ubuntu
sudo docker image ls ubuntu:18.04
sudo docker image ls -f since=mongo:3.2
sudo docker image ls --digests

删除本地镜像

sudo docker image rm <image_id>
sudo docker image <repository>[:<tag>]

• 删除行为分为两类：Untagged和Deleted

• 删除时首先将满足标签都取消，即Untagged，如果镜像没有其他标签指向后，可Deleted

• 镜像是多存存储的，如果当前层镜像是其他镜像的依赖，不可Deleted

• 容器是以镜像为基础，再加一层容器存储层，组成这样的多层存储结构去运行，所以要注意容器对镜像的依赖，需先删除容器，再删除镜像

sudo docker image rm $(sudo docker image ls -q redis)
sudo docker image rm $(sudo docker image ls -q -f before=mongo:3.2)

操作容器

启动

• 一种是基于镜像新建一个容器并启动

• 一种是将在终止状态(stopped)的容器重新启动

sudo docker run ubuntu:18.04 /bin/echo 'Hello World'    # 新建，启动，执行，终止容器
sudo docker run -t -i ubuntu:18.04 /bin/bash    # 启动一个bash，允许用户进行交互

当利用docker run来创建容器时，Docker在后台运行的标准操作包括

• 检查本地是否存在指定的镜像，不存在从公有仓库下载

• 利用镜像创建并启动一个容器

• 分配一个文件系统，并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层

• 从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去

• 从地址池配置一个ip地址给容器

• 执行用户指定的应用程序

• 执行完毕后容器被终止

sudo docker container start ...

容器的核心为所执行的应用程序，所需要的资源都是应用程序所必需的，除此之外，并没有其他的资源，可在伪终端利用ps或top查看进程信息，货真价实的轻量级虚拟化

守护态运行

sudo docker run ubuntu:18.04 /bin/sh -c "while true; do echo hello world; sleep 1; done"

sudo docker run -d ubuntu:18.04 /bin/sh -c "while true; do echo hello world; sleep 1 done"
>>> 30c8b0bde8490bb06d98d98f12732da299cd379c6e5cd9f738a1dc3e235d2ad5

sudo docker container ls
sudo docker container logs [container ID or NAMES]

• 容器是否会长久运行，是和docker run指定的命令有关，和-d参数无关

终止容器

sudo docker container stop
sudo docker container start
sudo docker container restart
sudo docker container ls
sudo docker container ls -a     # 包括终止状态 

• Docker容器中指定的应用终结时，容器也会自动终止

• 一个终端时，exit或ctrl+d

进入容器

在使用 -d 参数时，容器启动会进入后台，如何再进入容器进行操作呢

sudo docker run -dit ubuntu

sudo docker container ls

sudo docker attach <container_id>
root@234567ad:/# exit  # 退出时，导致容器终止

# 推荐用法
sudo docker exec --help
sudo docker exec -it <container_id> bash  # exit, 不会导致容器终止

导出和导入容器

# 导出容器
sudo docker container ls -a
sudo docker export 07482e6dff71 > ubuntu.tar

# 导入容器快照，为镜像
sudo cat ubuntu.tar | sudo docker import - test/ubuntu:v1.0

删除容器

sudo docker container ls -a
sudo docker rm <container_id> or name
sudo docker rm heuristic_tesla
# 删除运行中的容器 -f
sudo docker rm heuristic_tesla -f 

# 清理所有处于终止状态的容器
sudo docker container prune

访问仓库

Docker Hub

# 登录/登出
sudo docker login/logout

# 搜索镜像
sudo docker search centos
sudo docker search centos --filters=starts=10

# 拉取镜像
sudo docker pull centos

# 推送到Docker Hub
sudo docker tag ubuntu:18.04 nining1314/ubuntu:18.04
sudo docker image ls
sudo docker push nining1314/ubuntu:18.04
sudo docker search nining1314

• 自动构建，运行镜像内的程序软件自动更新推送

私有仓库

私有仓库高级配置

Nexus 3

数据管理

数据卷

sudo docker volume create my-vol
sudo docker volume ls

# --mount source=my-vol,target=/webapp 可替换为 -v my-vol:/webapp
sudo docker run -d -P --name --mount source=my-vol,target=/webapp training/webapp python app.py

sudo docker inspect web    # "Mounts" Key
sudo docker volume rm my-vol
sudo docker volume prune    # 无主的数据卷需要手动删除

挂载主机目录

# -v /src/webapp:/opt/webapp
sudo run -d -P --name --mount type=bind,source=/src/webapp,target=/opt/webapp training/webapp python app.py 

# 默认读写权限，可改为只读
# -v /src/webapp:/opt/webapp:ro
# -mount type=bind,source=/src/webapp,target=/opt/webapp,readonly

sudo docker inspect web # "Mounts" Key

• 这个功能在进行测试的时候十分方便，比如用户可以放置一些程序到本地目录中，来查看容器是否正常工作

# 挂载一个本地主机文件作为数据卷
sudo docker run --rm -it \
  --mount type=bind,source=$HOME/.bash_history,target=/root/.bash_history
  ubuntu:18.04
  bash

使用网络

外部访问容器

# -P Docker会随机映射一个端口到内部容器开放的网络端口
sudo docker run -d -P training/webapp python app.py
sudo docker container ls -l    # 查看映射的端口
sudo docker logs [-f] [name]   # 查看应用日志信息

# 本地的5000端口映射到容器5000端口，绑定所有接口上的所有地址
sudo docker run -d -p 5000:5000 training/webapp python app.py

sudo docker run -d -p 127.0.0.1:5000:5000 training/webapp python app.py
sudo docker run -d -p 127.0.0.1::5000 training/webapp python app.py
sudo docker run -d -p 127.0.0.1:5000:5000/udp training/webapp python app.py

# 查看映射端口配置
sudo docker run port name 5000

# 绑定多个端口
sudo docker run -d \
  -p 5000:5000 \
  -p 80:80 \
  training/webapp \
  python app.py

容器互联

# -d 指定网络类型 bridge
sudo docker network create -d bridge my-net

sudo docker run -it --rm --name busybox1 --network my-net busybox sh
sudo docker run -it --rm --name busybox2 --network my-net busybox sh

sudo docker container ls
# 可以 ping busybox1和busybox2 测试互通

配置DNS

# 宿主机 /etc/docker/daemon.json 中配置
{
  "dns" : [
    "114.114.114.114",
    "8.8.8.8"
  ]
}
sudo systemctl restart docker

sudo docker run -it --rm ubuntu:18.04 cat /etc/resolv.conf
>>> nameserver 114.114.114.114
>>> nameserver 8.8.8.8

-h HOSTNAME 或 --hostname=HOSTNAME --> /etc/hostname和/etc/hosts
--dns=IP_ADDRESS --> /etc/resolv.conf