Docker 深入浅出

Docker 概述

Docker 为什么会出现

我们在学习 Docker 之前，可以先来思考一下 Docker 为什么会出现？

如果大家已经接触过编程，并且自己上线过项目。可能会遇到一个问题，就是自己在本地的开发环境和线上的环境不一致，导致出现一些奇奇怪怪的问题。最常见的就是本地是用 Windows 做开发，而线上服务器是 Linux 操作系统。

如果大家在公司做开发，也会经常听到一句，我在我的电脑上可以运行啊！是不是你的配置有问题啊！如果只配置一台服务器还好，但是现在很少有公司只有一台服务器.....，所以大家经常会见到开发与运维相互推锅.....

而 Docker 的出现正好可以解决这个问题，开发部署一套流程做完。

Docker 前世今生

在 Docker 出现前，难道就没有解决方案吗？答案肯定是有的，就是虚拟机。

但是虚拟机的缺点也是比较明显的，首先就是资源占用比较多，启动慢，冗余的步骤多，这些都是使用虚拟机的缺点。

由于虚拟机的缺点，Linux 出现了另一种技术，就是 Linux 容器，Linux 容器并不是一个完整的操作系统，是对进程进行隔离。它解决了虚拟机启动慢，资源占用多的问题。容器可以理解为轻量级的虚拟机。

Docker 属于 Linux 容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口。

Docker 优势

• 应用更快速的交付和部署
• 更便捷的升级和扩缩容
• 更简单的系统运维
• 更高效的利用计算机资源

Docker 的基本组成

图片来自：Docker 组成

从图中可以看出 Docker 可以分为三部分组成，分别是 client（客户端），docker_host（服务器），registry（仓库）。

这里重点说下服务器中的组成，images（镜像）、containers（容器）。

• 镜像（image）：Docker 镜像好比是一个模板，可以通过这个模板来创建容器服务
• 容器（container）：Docker 利用容器技术,独立运行一个或者一组应用，通过镜像来创建的。
• 仓库（repository）：仓库就是存放镜像的地方，仓库分为公有仓库和私有仓库

安装 Docker

如果大家觉得安装比较麻烦，想直接学习的话，可以用在线的 Docker 环境：

https://labs.play-with-docker.com/

但还是推荐大家自己安装，毕竟身为一个程序员这是最基本的能力。

• 官网：https://www.docker.com/
• 文档地址：https://docs.docker.com/
• 仓库地址：https://hub.docker.com/

这几个网站大家也可以收藏一下，尤其是官网。如果大家的 xshell 过期，推荐大家用 FinalShell。

这里我用 centos7 来跟大家演示安装 Docker。。

1.卸载老的版本

sudo yum remove docker \ docker-client \ docker-client-latest \ docker-common \ docker-latest \ docker-latest-logrotate \ docker-logrotate \ docker-engine

2.需要的安装包

sudo yum install -y yum-utils

3.设置镜像的仓库

# 默认是从国外的sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo # 配置阿里云 Docker 镜像地址，这样可以让我们后面下载速度更快，推荐大家用国内的镜像sudo yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

3.1.更新软件包索引

yum makecache fast

4.安装 Docker

docker-ce 是社区版 docker-ee 是企业版的(收费)sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

5.启动 Docker

sudo systemctl start docker

5.1.查看 Docker 版本

docker version

6.测试 hello world

sudo docker run hello-world

如果能看到以下界面说明安装成功。

如果大家是 Ubuntu 的操作系统，可以参考这个文档进行安装：

https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu/

大家在虚拟机中安装完 Docker，关闭虚拟机再次打开虚拟机的时候，可能在敲一些命令的时候，发现会有一个提示：

Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?

这个提示就是 Docker 没有启动，Docker 是没有默认启动的，需要通过命令开启 systemctl start docker 这个命令是 centos 下的命令。

Docker 常用命令

帮助命令

docker  --help        帮助文档，开始大家对 Docker 命令不熟悉的时候，可以通过帮助命令来快速了解命令

显示 Docker 的详细信息

docker info

镜像命令

镜像简介：镜像是一个 Docker 的可执行文件,其中包括运行应用程序所需的所有代码内容、依赖库、环境变量和配置文件等

通过镜像可以创建一个或多个容器

查看所有本地的主机上的镜像

咱们可以先用 Docker 帮助命令查看镜像的命令

先来解释一下 Docker 的帮助文档是什么意思，Usage 就是 docker images 的用法，后面 [OPTIONS] 是 docker images 这个命令可以跟的一些选项，[REPOSITORY[:TAG]] 是镜像的仓库源及镜像的标签。

下面 Options 是命令的选项，这里以 -a 来跟大家举例。

docker images -a     # 显示所有的镜像

docker images -q # 只显示镜像 ID

大家在接下来的学习，也可以按照我的这种方法来学习，先查看帮助命令，根据帮助命令的提示，来学习 Docker 中的常用命令，因为帮助命令的提示是官方给的，这比看任何教程来的都直接。

镜像搜索

第一种方法：可以通过 Docker 镜像仓库搜索：

https://hub.docker.com/

这个网站需要大家注册一下。

我这里搜索的是 MySQL，下面就会出现 MySQL 相关的镜像，大家可以点进去查看这个镜像的详细信息。

第二种方法：是通过 Docker 的命令来进行搜索。

docker search [OPTIONS] TERM

这里还是搜索 MySQL 为例：

加上 --limit 5 限制搜索最大数量：

镜像下载

如果通过镜像搜索到想用的镜像，接下来就应该把镜像下载下来，那如何下载镜像呢？

下载镜像命令

docker pull

查看下载帮助文档

以MySQL为例

[root@localhost ~]# docker pull mysqlUsing default tag: latest       # 如果不写 tag, 默认就是 latestlatest: Pulling from library/mysqlf7ec5a41d630: Pull complete         # 分层下载,docker image 的核心 联合文件系统9444bb562699: Pull complete 6a4207b96940: Pull complete 181cefd361ce: Pull complete 8a2090759d8a: Pull complete 15f235e0d7ee: Pull complete d870539cd9db: Pull complete d44467b42d4c: Pull complete ae6d21974457: Pull complete be4ff89fec0f: Pull complete 2c9b0d7f6e0f: Pull complete c6fb9ccf35d9: Pull complete Digest: sha256:cd42db5e061f8d1b1854e5fe597ad7ab9b9a5198ca1a2a560e5c4135b2d2b005 # 签名信息Status: Downloaded newer image for mysql:latestdocker.io/library/mysql:latest      # 真实地址

大家可以看到如果不指定镜像的版本，默认是下载最新的版本。

指定版本的镜像下载命令：

docker pull mysql:5.7 # 指定的版本一定在仓库中存在

以 MySQL 5.7 版本为例：

[root@localhost ~]# docker pull mysql:5.75.7: Pulling from library/mysqlf7ec5a41d630: Already exists 9444bb562699: Already exists 6a4207b96940: Already exists 181cefd361ce: Already exists 8a2090759d8a: Already exists 15f235e0d7ee: Already exists d870539cd9db: Already exists cb7af63cbefa: Pull complete 151f1721bdbf: Pull complete fcd19c3dd488: Pull complete 415af2aa5ddc: Pull complete Digest: sha256:a655529fdfcbaf0ef28984d68a3e21778e061c886ff458b677391924f62fb457Status: Downloaded newer image for mysql:5.7docker.io/library/mysql:5.7

如果下载的镜像不存在，Docker 会报错：

[root@localhost ~]# docker pull mysql:9.0Error response from daemon: manifest for mysql:9.0 not found: manifest unknown: manifest unknown

删除镜像

删除镜像命令：

docker rmi 

查看删除命令帮助文档：

图中的 IMAGE 可以写镜像的名字，也可以写镜像的 ID，但我们通常写的都是 ID，因为名字可能会有一样的，一样的镜像不同的版本，镜像的名字就是一样的，大家可以看下刚才下载的两个 MySQL 镜像，所以想准确删除某一个镜像最好用镜像的 ID。

选项 -f是强制删除，这个选择我们后面会经常使用

对于已经运行起来的镜像，是没有办法直接删除的，这时候可以加上 -f 参数，强制删除。对于刚才下载的 hello-world 镜像，是没有办法删除的。这里为什么 hello-world 镜像下载下来就是运行状态，后面讲到容器的时候，在来跟大家解释。

查看镜像详细信息

查看镜像详细信息命令：

docker image inspect 镜像

帮助文档

[OPTIONS]后面的IMAGE同样也是写 ID 或者镜像名字。

查看MySQL镜像的详细信息

docker image inspect mysql

这里面展示的信息比较多，大家可以自行查看。这里也可以用管道命令来进行过滤

docker image inspect mysql | grep Created

容器命令

我们有了镜像才可以创建容器，这里我们下载一个 centos 镜像来学习

docker pull centos

docker run (创建并启动容器)

创建容器并启动

docker run image

查看帮助文档

run 命令的选项特别多，常用可选参数说明：

* -i 表示以《交互模式》运行容器。* -t 表示容器启动后会进入其命令行。加入这两个参数后，容器创建就能登录进去。即分配一个伪终端。* --name 为创建的容器命名。* -v 表示目录映射关系，即宿主机目录:容器中目录。注意:最好做目录映射，在宿主机上做修改，然后共享到容器上。 * -d 会创建一个守护式容器在后台运行(这样创建容器后不会自动登录容器)。 * -p 表示端口映射，即宿主机端口:容器中端口。* --network=host 表示将主机的网络环境映射到容器中，使容器的网络与主机相同。

命令演示

docker run -it centos /bin/bash

这时会进入 centos，但是这个 centos 是一个基础版本，很多的命令都是不完善的，但是大家可以看到 Linux 中的目录是有的。

想要退出这个容器，通过exit这个命令就可以了。exit退出容器会让容器停止运行并退出，如果不想停止容器只想退出容器，可以通过ctrl + p + q，这样可以只退出容器，容器不停止运行。

守护式容器,也可以理解为后台启动

sudo docker run -dit --name=centos  centos      # --name 是为创建的容器命名

这里主要讲解-i，-t，-d参数，剩下的参数我们会在后面的知识中讲解。

容器列表命令

# 查看正在运行的容器sudo docker container ls# 查看所有的容器sudo docker container ls --all # --all 和-a 是等价的# 查看最近创建的一个容器docker ps -n 1# 显示容器的 IDdocker ps -a -q # 还可以把-aq 连起来

停止和启动容器

# 停止容器sudo docker container stop 容器名或容器 id# kill 掉容器,强制停止sudo docker container kill 容器名或容器 id# 启动容器sudo docker container start 容器名或容器 id

进入容器内部

如果容器运行起来，想要进入容器内部可以通过两种方式

方式一

命令：sudo docker exec -it 容器名或容器 id 进入后执行的第一个命令例子：sudo docker exec -it ubuntu2 /bin/bash

方式二

docker attach 4cee8bceb42e      # 4cee8bceb42e 容器 ID[root@4cee8bceb42e /]# lsbin  dev  etc  home  lib  lib64  lost+found  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var

命令总结

常用命令总结：常用命令总结

镜像原理

Docker 镜像是什么

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的开发软件，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。

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，他支持对文件系统的修改作为一次提交来层层的叠加，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集成，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文件和目录。

Docker 镜像加载原理

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就是联合文件系统(UnionFS)。

bootfs(boot file system—>boot 文件系统) 主要包含 bootloader(boot 加载器)和 kernel(内核)，其中 boot 加载器主要是用来引导加载内核。Linux 刚启动时会加载 bootfs(boot 文件系统)，在 Docker 镜像的最底层是 bootfs(boot 文件系统)。这一层与典型的 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存在内存中了，此时内存的使用权已由 bootfs(boot 文件系统)转交给内核，此时系统就会卸载 bootfs(boot 文件系统)。

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

容器与镜像的关系

图片来自：容器与镜像的关系

容器提交

作用：根据容器生成一个新的镜像

命令格式

docker commit [options]

参数

-a      作者 -c      为创建的镜像加入 dockerfile 命令-m      提交信息    类似于 git commit -m-p      提交时暂停容器

命令演示

# 后台运行 centos 容器docker run -itd centos bash# 在容器中安装 net-toolsdocker exec 容器 id yum install -y net-tools# 查看容器 ipdocker exec 容器 id ifconfig

生成新的容器

docker commit -m 'install net-tools' 5fc385085663 centos-net:v1.0docker images

容器导出

作用：将容器当前的文件系统导出成一个 tar 文件

命令格式

docker export [options] container

命令参数：

-o 指定写入的文件,默认是 STDOUT

命令演示

[root@localhost ~]# docker export dc8d8f9ad2fa -o centos-tar.tar

容器导入

作用：从一个 tar 文件中导入内容创建一个镜像

命令格式

Usage:  docker import [OPTIONS] file|URL|- [REPOSITORY[:TAG]]

命令参数

-c 为创建的镜像加入 dockerfile 命令-m 导入时,添加提交信息

命令演示

[root@localhost ~]# docker import -m 'import images' centos-tar.tar  centos-tar:v1.0sha256:22c9f880d753849f9d54bffb9bee34dc0a51060385212895fddd6b63751efe39[root@localhost ~]# [root@localhost ~]# docker imagesREPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED                  SIZEnginx2       3.4       f0b8a9a54136   Less than a second ago   133MBnginx        3.4       f0b8a9a54136   Less than a second ago   133MBnginx        latest    f0b8a9a54136   Less than a second ago   133MBcentos-tar   v1.0      22c9f880d753   5 seconds ago            209MBcentos       latest    300e315adb2f   5 months ago             209MB

容器数据卷

如果我下载了一个MySQL的镜像，并运行起来之后，大家想没想过，MySQL中的数据到底保存在了哪里？ 如果保存在容器中，我的容器停止运行了，我的数据会不会丢失？更狠一点，如果我的容器被删除了，那我的数据会不会丢失？ 如果保存在宿主机中，那保存在了哪里？

首先回答第一个问题，数据是保存在容器中的。那一定会有人说，如果我的MySQL容器被删掉了，岂不是相当于删库跑路了....

那我们的需求就是，容器被删掉之后。数据仍然还要保存下来，这就是咱们接下来要学习的数据卷技术。不光是容器和宿主机之间，容器和容器之间也可以进行数据共享。

使用数据卷

方式一:使用命令来挂载 -v

docker run -it -v 主机内目录:容器内目录docker run -it -v /home/ceshi:/home centos /bin/bash

查看容器详细信息,查看挂载信息

docker inspect ebb3(容器 ID)  # 容器的 ID 也可以写前几位

数据会同步,外部文件会同步到容器内,容器内的文件也会同步到外部(双向绑定)

实战-MySQL 数据同步

下载镜像

docker pull mysql:5.7

MySQL 需要设置密码

docker run --name some-mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw -d mysql:tag

运行 MySQL

docker run -d -p 3310:3306 -v /home/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d -v /home/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name mysql01 mysql:5.7-d 后台运行-p 端口映射-v 卷挂载-e 环境配置--name 容器名字

启动成功后，在本地使用 sqlyog 来连接测试

数据卷特点

• 数据卷可以在容器之间共享和重用
• 对数据卷的修改会立即影响到对应容器
• 对数据卷的更新,不会影响镜像
• 数据卷默认会一直存在,及时容器被删除

方式二：通过 dockerfile 来使用

Dockerfile 可以认为是 Docker 镜像的描述文件，是由一系列命令和参数构成的脚本。主要作用是用来构建 Docker 镜像的构建文件。大家可以简单理解为命令脚本文件。

接下来咱们来看数据卷的第二种使用方式：

mkdir docker-test-volume    # 创建一个目录

创建 dockerfile 文件，通过这个脚本可以生成镜像：

vim dockerfile

dockerfile 文件内容，文件中的内容 ，指令全都是大写：

FROM centosVOLUME ['volume01','volume02']CMD  echo '---end---'CMD /bin/bash

执行命令

docker build -f dockerfile -t juran/centos:1.0 .

运行镜像

sudo docker run -it f3345a84603e /bin/bash

DockerFile

接下来我们详细学习一下 DockerFile，来看一张图：

通过架构图可以看出通过 DockerFile 可以直接构建镜像：

构建步骤：

• 编写一个 dockerfile 文件
• docker build 构建成为一个镜像
• docker run 运行镜像
• docker push 发布镜像(docker hub，阿里云镜像仓库)

我们可以参考 docker 官方的镜像，来查看 dockerfile 文件，这是 centos 的镜像搜索地址：

https://hub.docker.com/_/centos

这个就是 centos 的 DockerFile：

很多官网镜像都是基础包，很多功能没有，我们通常会自己搭建自己的镜像。

Dockerfile 的命令

保留字	作用
FROM	当前镜像是基于哪个镜像的 第一个指令必须是 FROM
MAINTAINER	镜像维护者的姓名和邮箱地址
RUN	构建镜像时需要运行的指令
EXPOSE	当前容器对外暴露出的端口号
WORKDIR	指定在创建容器后，终端默认登录进来的工作目录，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 包
COPY	类似于 ADD，拷贝文件和目录到镜像中 将从构建上下文目录中<原路径>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其参数

CMD 和 ENTRYPOINT 区别

• 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。
• ENTRYPOIN：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其参数。

CMD 命令演示

编辑 dockerfile-cmd

FROM centosCMD ['ls','-a'] # 一定是双引号

构建 docker image

docker build -f dockerfile-cmd -t cmdtest .

运行镜像

docker run 镜像 id

添加命令

[root@localhost ~]# docker run 4219 -ldocker: Error response from daemon: OCI runtime create failed: container_linux.go:367: starting container process caused: exec: '-l': executable file not found in $PATH: unknown.cmd 的情况下 -l 替换了 CMD ['ls', '-a']命令,  -l 不是命令所以报错

ENTRYPOIN 命令演示

编辑 dockerfile-ent

FROM centosENTRYPOINT ['ls','-a'] # 一定是双引号

构建 docker image

docker build -f dockerfile-cmd -t cmdtest .

运行镜像

docker run 镜像 id

添加命令

[root@localhost ~]# docker run b452 -ltotal 32drwxr-xr-x.  17 root root 4096 May 18 07:58 .drwxr-xr-x.  17 root root 4096 May 18 07:58 ..-rwxr-xr-x.   1 root root    0 May 18 07:58 .dockerenvlrwxrwxrwx.   1 root root    7 Nov  3  2020 bin -> usr/bindrwxr-xr-x.   5 root root  340 May 18 07:58 devdrwxr-xr-x.  52 root root 4096 May 18 07:58 etcdrwxr-xr-x.   2 root root    6 Nov  3  2020 homelrwxrwxrwx.   1 root root    7 Nov  3  2020 lib -> usr/lib

docker 网络

为什么提供网络功能？

docker 允许通过外部访问容器或容器互联的方式来提供网络服务

当 Docker 启动时，会自动在主机上创建一个 docker0 虚拟网桥，实际上是 Linux 的一个 bridge，可以理解为一个软件交换机。它会在挂载到它的网口之间进行转发。

同时，Docker 随机分配一个本地未占用的私有网段（在 RFC1918 (opens new window)中定义）中的一个地址给 docker0 接口。比如典型的 172.17.42.1，掩码为 255.255.0.0。此后启动的容器内的网口也会自动分配一个同一网段（172.17.0.0/16）的地址。

当创建一个 Docker 容器的时候，同时会创建了一对 veth pair 接口（当数据包发送到一个接口时，另外一个接口也可以收到相同的数据包）。这对接口一端在容器内，即 eth0；另一端在本地并被挂载到 docker0 网桥，名称以 veth 开头（例如 vethAQI2QT）。通过这种方式，主机可以跟容器通信，容器之间也可以相互通信。Docker 就创建了在主机和所有容器之间一个虚拟共享网络。

docker 是如何处理容器间网络访问的？

有一个 centos 容器还有一个 MySQL 容器，centos 容器里面的项目怎么访问 MySQL 容器，接下来咱们做一个测试。

启动一个 centos 容器

docker run -itd --name centos02 centos

查看容器 ip

docker exec -it centos02 ip addr

启动 MySQL 容器

docker run -d -p 3310:3306 -v /home/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d -v /home/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name mysql01 mysql:5.7

查看 MySQL 容器 ip

docker inspect mysql01

两个容器之间互相 ping

docker exec -it centos02 ping 172.17.0.3(MySQL 的容器 IP)

容器和容器之间是可以互相 Ping 通的。

所有的容器不指定网络的情况下，都是 docker0 路由的，docker 会给我们的容器分配一个默认的可用 IP。

如果某一个服务请求频繁，可能会对其他服务造成影响，如果应用 1 中的 redis 请求频繁，那么会对其他的应用请求造成影响，这个时候就需要自定义网络。

自定义网络

查看所有的 docker 网络

docker network ls

网络模式

• bridge：桥接(默认的)
• none: 不配置网络
• host: 和宿主机共享网络

自定义网络

docker network create --driver(也可以写-d) bridge --subnet 192.168.0.0/16 --gateway 192.168.0.1 mynet--subnet 表示指定子网 ip--gateway 表示指定网关

也可以不指定子网 IP 和网关

docker network create -d bridge  mynet

查看 docker 网络

[root@localhost ~]# docker network lsNETWORK ID NAME DRIVER SCOPE4c92a1608dac bridge bridge local62331abc1038 host host localdfa0f1a51bf4 mynet bridge local2c8fe3989272 none null local

查看自己创建的网络

docker network inspect mynet

用自己创建的网络来启动容器

docker run -itd -P --name centos-net1 --net(也可以写--network) mynet centosdocker run -itd -P --name centos-net2 --net mynet centos

用 mynet 网络启动的容器之间也可以互相 ping 通

[root@localhost ~]# docker exec -it centos-net1 ping centos-net2

可视化工具

Portainer 是一个可视化的容器镜像的图形管理工具，利用 Portainer 可以轻松构建，管理和维护 Docker 环境。 而且完全免费，基于容器化的安装方式，方便高效部署。

官网：https://www.portainer.io/

有需要的话，大家可以去了解一下，这里不做重点介绍。