Docker的使用

Docker
Docker
发布日期:   2021-11-03
更新日期:   2021-11-03
文章字数:   3.6k
阅读时长:   12 分

张登友，张登友的博客，张登友的网站——

Docker的发展

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 OverlayFS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的进程，因此也称其为容器。最初实现是基于 LXC，从 0.7 版本以后开始去除 LXC，转而使用自行开发的 libcontainer，从 1.11 版本开始，则进一步演进为使用 runC 和 containerd。

Docker和虚拟机的区别

Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。

虚拟机

docker

Docker的优势

作为一种新兴的虚拟化方式，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。

一、更高效的利用系统资源

由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，往往可以运行更多数量的应用。

二、更快速的启动时间

传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而 Docker 容器应用，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。

三、一致的运行环境

开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致，导致有些 bug 并未在开发过程中被发现。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现 「这段代码在我机器上没问题啊」 这类问题。

四、持续交付和部署

对开发和运维人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。

使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过 Dockerfile 来进行镜像构建，并结合 持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试，而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合 持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。

而且使用 Dockerfile 使镜像构建透明化，不仅仅开发团队可以理解应用运行环境，也方便运维团队理解应用运行所需条件，帮助更好的生产环境中部署该镜像。

五、更轻松的迁移

由于 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本，其运行结果是一致的。因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

六、更轻松的维护和扩展

Docker 使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外，Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的 官方镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。

对比传统虚拟机表格
特性 容器 虚拟机
启动 秒级 分钟级
硬盘使用 一般为MB 一般为GB
性能 接近原生 弱于原生
系统支持量 支持上千个 一般几十个

Docker 包括三个基本概念

  • 镜像（Image）
  • 容器（Container）
  • 仓库（Repository）
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支持。而 Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:20.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 20.04 最小系统的 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。

容器

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的独立的命名空间。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，就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种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，容器也是如此。每一个容器运行时，是以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层，我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为 容器存储层。

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

镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是，如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务。

一个 Docker Registry 中可以包含多个 仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个 标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。

通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。

以 Ubuntu 镜像 为例，ubuntu 是仓库的名字，其内包含有不同的版本标签，如，16.04, 18.04。我们可以通过 ubuntu:16.04，或者 ubuntu:18.04 来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签，比如 ubuntu，那将视为 ubuntu:latest。

私有仓库（Docker Registry）

除了使用公开服务外，用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像，可以直接使用做为私有 Registry 服务。

开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现，足以支持 docker 命令，不影响使用。但不包含图形界面，以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。

除了官方的 Docker Registry 外，还有第三方软件实现了 Docker Registry API，甚至提供了用户界面以及一些高级功能。比如，Harbor 和 Sonatype Nexus。

安装Docker

安装命令
curl -fsSL https://get.docker.com | bash -s docker --mirror Aliyun

也可以使用国内 daocloud 一键安装命令：

curl -sSL https://get.daocloud.io/docker | sh

安装Docker

测试系统为Debian10.5，其他系统可参考菜鸟教程

使用镜像

获取镜像
docker pull 选项 Docker Registry 地址:端口号/仓库名:标签

例如: 

docker pull ubuntu
运行镜像
docker run -it ubuntu bash

-it：这是两个参数，一个是 -i：交互式操作，一个是 -t 终端。我们这里打算进入 bash 执行一些命令并查看返回结果，因此我们需要交互式终端。

ubuntu：这是指用 ubuntu 镜像为基础来启动容器。如果需要使用特定版本，可以在后面跟上:版本号 ，比如ubuntu:18.04

bash：放在镜像名后的是 命令，这里我们希望有个交互式 Shell，因此用的是 bash。

列出镜像
docker image ls

通过 docker system df 命令来便捷的查看镜像、容器、数据卷所占用的空间。

构建镜像

这里我使用Dockerfile构建

在项目根目录创建一个名为Dockerfile的文件并添加以下内容

# 基于node镜像为基础进行构建
FROM node:latest 

# 创建运行目录app
WORKDIR /app
ADD . /app/
COPY . .

# 运行命令安装依赖
RUN npm install
# 暴露端口
ENV HOST 0.0.0.0
EXPOSE 6000
# 编译文件
RUN npm run build 
# 运行命令
CMD ["npm", "run", "start"]

之后我们在项目根目录执行

docker build -t 项目名称 .

docker_build

虚悬镜像

镜像列表中可能会有一个特殊的镜像，这个镜像既没有仓库名，也没有标签，均为 <none>，这类无标签镜像也被称为 **虚悬镜像(dangling image)**。出现情况：

  1. docker pull 可能导致这种情况，
  2. docker build 也同样可以导致这种现象。

原因: 随着官方镜像维护，发布了新版本后，重新 docker pull 时，镜像名被转移到了新下载的镜像身上，而旧的镜像上的这个名称则被取消，由于新旧镜像同名，旧镜像名称被取消，从而出现仓库名、标签均为 的镜像。

docker image ls -f dangling=true #查看虚悬镜像命令
docker image prune #删除虚悬镜像命令
删除镜像
docker image rm 941748a982d4 #最后一位是镜像ID, 通过列出镜像获取

操作容器

新建并启动容器

所需要的命令主要为 docker run

docker run -i -t ubuntu:20.04 /bin/bash
docker run -it ubuntu /bin/bash #可以简写-it
docker run -it ubuntu bash #可以省略交互终端的路径
docker run -d ubuntu:20.04 /bin/sh # 创建一个以进程方式运行的容器

参数解释：

  • docker: Docker 的二进制执行文件。
  • run: 与前面的 docker 组合来运行一个容器。
  • -t: 在新容器内指定一个伪终端或终端。
  • -i: 允许你对容器内的标准输入 (STDIN) 进行交互。
  • -it：这是两个参数，一个是 -i：交互式操作，一个是 -t 终端。我们这里打算进入 bash 执行一些命令并查看返回结果，因此我们需要交互式终端。
  • -d: 以进程方式运行的容器(后台运行)
  • –rm：这个参数是说容器退出后随之将其删除。默认情况下，为了排障需求，退出的容器并不会立即删除，除非手动 docker rm。我们这里只是随便执行个命令，看看结果，不需要排障和保留结果，因此使用 –rm 可以避免浪费空间。
  • ubuntu: 这是指用 ubuntu 镜像为基础来启动容器。
  • bash：放在镜像名后的是 命令，这里我们希望有个交互式 Shell，因此用的是 bash。
列出容器

docker ps 查看正在运行的容器

docker ps -a 查看所有容器

输出详情介绍：

  • CONTAINER ID: 容器 ID。

  • IMAGE: 使用的镜像。

  • COMMAND: 启动容器时运行的命令。

  • CREATED: 容器的创建时间。

  • STATUS: 容器状态。状态有7种：

    • created（已创建）

    • restarting（重启中）

    • running 或 Up（运行中）

    • removing（迁移中）

    • paused（暂停）

    • exited（停止）

    • dead（死亡）

  • PORTS: 容器的端口信息和使用的连接类型（tcp\udp）。

  • NAMES: 自动分配的容器名称。

在宿主主机内使用 docker logs 命令，查看容器内的标准输出：

docker logs 2b1b7a428627

查看容器信息: docker container ls

启动已终止的容器

docker container start 命令来重新启动

docker container start 容器ID
停止容器

使用 docker container stop 命令来停止容器:

docker container stop 应用名或者ID
docker container ls -a #查看所有容器
进入容器
  • -t: 在新容器内指定一个伪终端或终端。
  • -i: 允许你对容器内的标准输入 (STDIN) 进行交互。
  • -d: 以进程方式运行的容器(后台运行)
docker run -dit ubuntu
删除容器
docker container rm 容器ID或者容器名

下面的命令可以清理掉所有处于终止状态的容器。

docker container prune

docker仓库

  1. 首先需要注册docker账号 地址 https://hub.docker.com

  2. 之后我们在终端登录Docker

docker login

docker_login

  1. 然后我们把镜像进行推送，这里需要注意，命名不规范会推送失败，如下

docker_name

  1. 这里需要把镜像名进行规范
docker tag 原镜像名 用户名/镜像名
  1. 这时候就能成功推送了

docker_push

  1. 查看dockerhub仓库，这里已经可以看见我们刚刚推送的镜像了

docker_hub

文章作者: 张登友
文章链接: https://www.zdynb.cn/2021/docker-de-shi-yong.html
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