重學Docker

Howlet發表於2021-07-14

Docker

轉了雲方向，程式碼都少寫了

1. 為什麼出現Docker

以前開發專案有開發的環境、測試的環境、還有生產的環境，每經過一階段就要遷移專案。不同的環境有不同的配置，可能導致不可預估的錯誤，運維要經常性的改動

世界陷入了混亂，於是上帝說，讓Docker來吧，於是一切光明。Dokcer 把初始的環境一模一樣地複製過來，那麼就消除了協作編碼時，我的機器能執行，而其他機器不能執行的困境

Docker是基於Go語言的開源專案，Docker可實現應用層的隔離，共享宿主機核心、而虛擬機器是隔離系統，連核心，硬體都是各自模擬的

2. Docker的結構

Docker_Host (宿主機)：安裝了Docker程式的主機，形式為一個守護程式

Client (客戶端)：連線docker主機進行操作（與守護程式通訊）

Registry (倉庫)：儲存各種打包好的映象（類似Github）

Images (映象)：軟體打包好的映象，放進倉庫中（筆者理解為類，可以派生物件）

Containers (容器)：映象啟動後的例項成為容器（筆者理解按照類建立的物件）

3. 解除安裝、安裝

3.1 解除安裝

# 解除安裝舊版本
$  sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engin
                  
# 解除安裝新版本
$ sudo rm -rf /var/lib/docker
$ sudo rm -rf /var/lib/containerd
$ yum remove docker-ce docker-ce-cli containerd.io

主機上的映象、容器、卷、自定義配置是不會自動刪除的需要手動

3.2 配置Docker庫

$ yum install -y yum-utils
$ yum-config-manager \ 
	--add-repo \ 
	https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

安裝yum工具包，裡面包含yum-config-manager，用來設定yum配置

首次安裝Docker需在yum中設定的Docker儲存庫，之後就可從Docker儲存庫中安裝和更新

3.3 安裝

$ yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

docker-ce引擎（社群免費版）、cli（可遠端連線守護程式）、containerd（提供容器管理服務）

3.4 啟動

$ systemctl start docker
$ systemctl enable docker
$ docker version	# 檢視版本

3.5 設定映象加速

$ vim /etc/docker/daemon.json

# 去阿里雲開發平臺檢視自己的倉庫地址
{
  "registry-mirrors": ["https://XXXXXXXX.mirror.aliyuncs.com"]
}

$ systemctl daemon-reload
$ systemctl restart docker

梯子加速你懂的 —_—

4. 啟動案例

下面舉幾個例子，現在看不懂沒關係，看看使用Docker有多快速

4.1 Hello-World

# 輸入命令並執行
$ docker run hello-world

閱讀執行之後的說明，裡面有步驟與相關資訊，對理解其原理有很大的幫助

4.2 啟動Tomcat

以前執行Tomcat，要安裝設定啟動jdk、tomcat，期間還需到weget、tar等命令

現在使用了Docker，只需幾個命令

# 拉取映象，不加後面的標籤預設拉取最新版
$ docker pull tomcat

# 啟動容器
$ docker run -d -p 8080:8080 --name mytomcat -v /root/aria2-downloads:/usr/local/tomcat/webapps tomcat

# 訪問
# 訪問結果是404，因為映象的webapps空的，意思是沒有html頁面給我們訪問
# 其實最新的映象將wepapps改名為webapps.dist，那麼我們只需複製內容過去就可
# 不怕有解決方法，還是按著下面步驟輸入：
$ docker exec -it  mytomcat  /bin/bash
$ cp -r webapps.dist/* webapps
$ exit

# 再次訪問即可

4.3 啟動MySQL

去Docker官網搜尋MySQL，跟著其步驟走 MySQL的Docker地址，下面的密碼設定官網也都有詳細介紹

因為使用Navicat連線時會發生身份驗證器錯誤，所以我們得進去容器修改驗證器外掛

# 啟動並設定密碼
$ docker run -d -p 3306:3306 --name howlmysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql

# 進入容器內部
docker exec -it containerId /bin/bash

# 登入容器內的MySQL
mysql -uroot -p 123456

# 修改身份驗證外掛
ALTER USER 'root'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '123456';

# 重新整理許可權
flush privileges;

4.4 啟動Aria2

一個基於命令列的下載工具

# Aria2本體
$ docker run -d \
  --name aria2-pro \
  --restart unless-stopped \
  --log-opt max-size=1m \
  -e PUID=$UID \
  -e PGID=$GID \
  -e UMASK_SET=022 \
  -e RPC_SECRET=<secret> \
  -e RPC_PORT=6800 \
  -p 6800:6800 \
  -e LISTEN_PORT=6888 \
  -p 6888:6888 \
  -p 6888:6888/udp \
  -v $PWD/aria2-config:/config \
  -v $PWD/aria2-downloads:/downloads \
  p3terx/aria2-pro
  
  
# Web介面
$ docker run -d \
  --name ariang \
  --log-opt max-size=1m \
  --restart unless-stopped \
  -p 6880:6880 \
  p3terx/ariang

5. 常用命令

5.1 幫助命令

$ docker version
$ docker info			 # 更詳細資訊,客戶端,伺服器執行狀況
$ docker [命令] --help    # 幫助命令

5.2 映象命令

$ docker pull name[:tag]     # 拉映象
$ docker rmi name|id		 # 刪映象
$ docker images  			 # 列出本地映象
$ docker search  			 # 官網查詢映象

5.3 容器命令

# 新建並啟動容器
$ docker run [可選引數] image
    --name 				# 重新命名
    -d					# 守護容器後臺
    -p					# 埠對映
    -v					# 檔案掛載
    -i					# 互動模式
    -t					# 分配一個偽終端，後面跟分配的終端 /bin/bash
    -e					# 環境配置
    --rm				# 用完就刪包括卷，測試用（docker run --rm -it -p 80:80 nginx）
    --restart=always	# docker重啟，容器也會跟著啟動


# 列出正在執行的容器
$ docker ps [可選引數]
    -a 					# 顯示包括未執行的
    -l 					# 顯示最近建立的容器
    -n					# 顯示最近建立的n個容器
	-q					# 只顯示id


# 生命週期命令
$ docker start name|id
$ docker restart
$ docker stop
$ docker kill
$ docker rm [-f]		# 強制刪除執行中的容器


# 容器互動命令
$ docker exec 			# 在執行的容器裡執行命令
$ docker exec -it id /bin/bash # 進入容器開一個新的終端，exit後不會停止容器執行
$ docker attach id 		# 進入正在執行的終端
$ ctrl + P + Q			# 互動中容器不停止退出
$ docker exit 			# 互動中停止容器並退出


# 快捷操作
$ docker container prune  刪除所有容器
$ docker rmi $(docker images -q) 刪除所有映象
$ docker rm $(docker ps -aq)

5.4 其他命令

$ docker logs id		# 檢視容器的日誌
$ docker top id		 	# 檢視容器裡執行的程式
$ docker inspect id 	# 檢視映象詳細資訊(層、掛載目錄)
$ docker cp id:容器路徑 宿主機路徑			# 拷貝容器檔案到宿主機
$ docker cp 宿主機路徑 id:容器路徑			# 拷貝宿主機檔案到容器
$ docker volume	create|inspect|ls|prue|rm # 資料卷操作
$ docker build	 id		# 由dockerfile生成映象
$ docker history id		# 檢視映象如何構建
$ docker save id		# 備份映象成.tar檔案
$ docker load id		# 載入備份映象.tar檔案，建議上傳倉庫

6. Dockers和虛擬機器的區別

6.1 虛擬機器

模擬出完整的計算機系統（Guest OS），模擬的系統都是完全隔離的，且執行在監視器（Hypervisor）中，這個監視器是軟體、硬體或韌體

Infrastructure (基礎設施)：是硬體設施，理解為主機，即筆記本，雲伺服器

Host Operating System (主機作業系統)：是主機的物理作業系統，即日常說的作業系統，Linxu、Windows

Hypervisor (虛擬機器監視器)：是執行在基礎物理伺服器和虛擬作業系統間的中間軟體層，各應用和虛擬系統可共享硬體

Guest OS (宿主系統)：虛擬的作業系統，虛擬機器內部執行的作業系統，有完整的硬體和核心（Docker是共享）

Bins/Libs (命令/資源)：二進位制命令和資源庫

APP (應用程式)：使用者安裝的程式

缺點：要執行幾個隔離的應用，就要監視器啟動幾個宿主系統，也就是幾個虛擬機器。虛擬機器模擬了多個隔離的系統，佔用了很多的硬碟、CPU、記憶體，所以啟動也很緩慢。

6.2 Docker

Docker是執行容器的引擎，我們將作業系統的基礎庫檔案、應用程式、所需的依賴等打包到映象中，然後通過映象建立容器（類和物件），而容器就在Docker中執行

Docker Daemon (守護程式)：守護程式取代Hypervisor，是個程式，負責管理Docker容器

守護程式與宿主機通訊，為容器分配資源

使用宿主機的硬體資源，無需虛擬化硬體資源，所以容器無需載入核心，因此是秒級

Docker使用了cgroup + namespace，前者限制資源集，後者限制可訪問許可權

Docker是Client-Server結構，守護程式在宿主機上，客戶端socket連線程式管理執行在主機上的容器

6.3 對比

虛擬機器：徹底隔離整個執行環境，每個執行的虛擬系統都是完全隔離的

Docker：隔離不同的應用程式，比如資料庫，後端，前端等

比對項	Container（容器）	VM（虛擬機器）
啟動速度	秒級	分鐘級
執行效能	接近原生	有所損失
磁碟佔用	MB	GB
數量	成百上千	一般幾十臺
隔離性	程式級別	系統級別
作業系統	只支援Linux	幾乎所有
封裝程度	只打包專案程式碼和依賴關係，共享宿主機核心	完整的作業系統

7. 圖形化介面

筆者瞭解到的圖形化管理工具是Portainer，也是在Docker上執行的程式，建議跟著倉庫文件走

# 必須掛載
$ docker run -d -p 9000:9000 --restart=always -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock -v portainer_data:/data portainer/portainer-ce

具體各位去摸索一下把~

8. 映象 image

映象一種輕量級、可執行的獨立軟體包，用來打包軟體的執行環境和基於執行環境開發的技術。它包含執行某個軟體需要的所有內容（包括程式碼、執行庫、環境變數和配置檔案）

8.1 聯合檔案系統

聯合檔案系統（UnionFS）：是一個分層的、輕量級並且高效能的檔案系統，它支援對檔案系統的修改作為一次提交來一層層疊加（類似Git），同時可以將不同目錄掛載到同一虛擬檔案系統下（-v 檔案掛載）

UnionFS是Docker映象的基礎，映象可以通過分層來進行繼承（分層可以共用），基於基礎映象可以製作各種具體的應用映象

一次同時載入多個檔案系統，但從外面看只能看到一個檔案系統，聯合載入會把各層檔案系統疊加起來，這樣最終的檔案系統會包含所有的底層檔案和目錄

8.2 映象載入原理

Docker使用UnionFS進行分層，底層是bootfs檔案系統（bootloader載入最基礎的核心、kernvel）

bootfs的上一層是rootfs，也就是 /dev,/bin,/etc等標準目錄和檔案

不同的映象中有相同的分層，那宿主機只需在磁碟、記憶體中儲存一份，這些映象共享這些分層

8.3 映象層的疊加

假如我們在Docker上安裝tomcat，首先底層是bootfs層，然後在上面安裝centos (rootfs)，意思是修改了檔案系統，那就會疊加一層檔案系統、依次類推，還有jdk8層、tomcat層。最終打包成tomcat這個映象，對外則是一個整體

映象都是隻讀的，當容器啟動時，一個新的可寫層被載入到映象的頂部（容器層，之下叫映象層）

若我們在容器層刪除了檔案，那麼會生成一個wihteout檔案，將對應的下層檔案隱藏掉

8.4 提交生成映象

上面tomcat的案例我們已經修改過webapps的內容，因修改了聯合檔案系統，所以可作為一次提交來層層疊加

# 提交到本地倉庫，沒有add行為了
# name[:tag] 是 自己命名的 映象名[tag] 作為映象名
$ docker commit -m "提交資訊" -a "作者" id name[:tag]
# eg:
$ docker commit -m "add webapps files" -a "Howl" 9c8524bxxxx  mytomcat:1.0


# 然後就可看到自己打包的映象了
$ docker images

9. 資料卷

資料卷（volume）是由docker掛載到容器（不屬於UFS）存在於一個或多個容器中的目錄或檔案，因此能繞過UFS一些用於持續儲存或共享資料的特性

卷的出現是為了資料的持久化和同步操作，其完全獨立於容器的生存週期，因此在刪除容器時其掛載的資料卷不會被刪除。簡單來說：使容器和宿主機共享獨立於docker生命週期的資料、亦或者：獨立於docker生命週期的目錄掛載

特點：

資料卷可以容器之間共享或重用
卷中的更改直接生效
卷中的更改不會包含在映象的更新中
資料卷的生命週期持續到沒有容器使用為止

9.1 具名、匿名掛載

資料卷的預設地址 /var/lib/docker/volumes/xxx

$ docker run -v /宿主機絕對路徑:/容器內目錄 name[tag]	# 具名掛載（不加"/"，在預設地址下起個名字而已）
$ docker run -v /容器內目錄	name[tag]				 # 匿名掛載，宿主機用預設地址（會生成唯一的32位id）

# 還有隻讀，讀寫許可權
$ docker run -v /宿主機絕對路徑:/容器內目錄:ro|rw name[tag]


# 還有先建立資料卷，後面再掛載
$ docker volume create mysql_data
$ docker run -d -p 3306:3360 -v mysql_data:/root/mysql_data

9.2 Dockerfile掛載

這裡說明有這種掛載方式，什麼是dockerfile下面會講

$ FROM centos

# 沒有"/"，是匿名掛載，宿主機的預設地址
# 容器內直接在根目錄下
$ VOLUME ["volume01","volume02"]

$ CMD echo "----Howl write dockerfile----"

$ CMD /bin/bash

9.3 容器資料卷

容器資料卷是用於容器間的資料共享，操作方式還是命令列： --volume-from

# centos01就叫資料卷容器
$ docker run -d --name centos01 howl/centos:1.0

$ docker run -d --name centos02 --volume-from centos01 howl/centos:1.0

這是資料卷，不和容器同生命週期，所以哪怕父容器刪了，其餘容器也能訪問同步

10. Dockerfile

Dockerfile是有一系列命令和引數的指令碼，通過這個指令碼我們可以構建一個映象

10.1 Dockerfile指令

指令必須都是大寫，從上往下執行，且每個指令都會建立一層（可用&&將命令連起來只生成一層）

命令	語法	解釋
FROM	FROM image[:tag]	指定基礎映象，必須第一條。FROM scratch表示不以任何映象為基礎
MAINTAINER		維護者資訊
RUN		映象構建時需要執行的命令
ADD		複製本地壓縮檔案，會自動解壓
WORKDIR		映象工作目錄
VOLUME		設定容器卷
EXPOSE		指定堆外埠
CMD		指定容器執行中的命令，會被覆蓋
ENTRYPOINT		指定容器啟動時執行的命令，可以追加命令
ONBUILD		當構建一個被繼承Dockerfile時會執行該指令
COPY	COPY 宿主檔案地址容器檔案地址	將檔案拷貝到映象中
ENV		構建時設定環境變數

10.1 編寫Dockerfile

舉例做個tomcat映象，需要準備tomcat壓縮包、jdk壓縮包、readme檔案

$ FROM centos
$ MAINTAINER howl

$ COPY readme.txt /usr/local/readme.txt
$ ADD jdk-8u291-linux-x64.tar.gz /usr/local
$ ADD apache-tomcat-8.5.68.tar.gz /usr/local

$ RUN yum -y install vim

$ ENV MYPATH /usr/local
$ WORKDIR $MYPATH

# JAVA_HOME 目錄安裝之後才知道
$ ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.8.0_291
$ ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
$ ENV CATALINA_HOME /usr/local/apache-tomcat-8.5.68
$ ENV CATALINA_BASH /usr/local/apache-tomcat-8.5.68
$ ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$CATALINA_HOME/lib

$ EXPOSE 8080

$ CMD /usr/local/apache-tomcat-8.5.68/bin/startup.sh && tail -F /usr/local/apache-tomcat-8.5.68/bin/logs/catalina.out

每條指令都會建立一個新的映象層，並對映象進行提交

若構建名為Dockerfile那麼就會自動查詢，不用-f去指定了

Docker執行得有前臺應用在執行，不然會自動結束，tail就是為了前臺執行，比如top等命令

注意：根據linux位數，arm，aarch64來安裝jdk，筆者安裝錯了，走了很多彎路

10.2 Build製作映象

# -f 指定dockerfile的路徑
# -t 生成的映象名字[:tag] 生成映象的地址
# . 表示當前目錄
$ docker build -t howl/tomcat .

10.3 執行製作的映象

$ docker run -d -p 8080:8080 howl/tomcat

有個注意的地方，webapps下要新建目錄才能訪問的，不能放入已有資料夾內，也不能直接放入webapps裡面

10.4 釋出映象

映象的釋出有兩種途徑，分別是：

DockerHub

# 首先需要登入
$ docker login -u loadingkiller
$ Password: "輸入密碼"

# 推送名字得是自己DockerHub上的賬號名，所以得先改標籤
# 本來 howl/centos 改成 loadingkiller/tomcat
$ docker tag howl/tomcat:latest loadingkiller/tomcat:1.0

# 推送，速度慢等吧
$ docker push loadingkiller/centos:1.0

阿里雲映象倉庫

進入阿里雲映象管理可以建立映象倉庫，然後跟著裡面的提示走

# 登入
docker login -u=XXX registry.cn-hongkong.aliyuncs.com

# 選擇分支對應關係
docker tag [ImageId] registry.cn-hongkong.aliyuncs.com/howlet/mytomcat:[映象版本號]

# 推送上去
docker push registry.cn-hongkong.aliyuncs.com/howlet/mytomcat:[映象版本號]

# 拉取
docker pull registry.cn-hongkong.aliyuncs.com/howlet/mytomcat:[映象版本號]

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