Docker 简介

Posted 2022-08-16 C站Jerry Lorenzo

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Docker 系列一

• 一、Docker 简介
• • 1、Docker 特点
  • 2、Docker 架构
  • 3、Docker 核心
• 二、Linux kernel
• • 1、Namespace
  • 2、Cgroups
  • 3、UnionFS
• 三、Docker 使用
• • 1、Docker 安装
  • 2、Docker 镜像管理
  • • 1.查看镜像详情
    • 2.镜像导入导出
    • 3.更改镜像信息
    • 4.删除本地镜像
  • 3、Docker 容器操作
  • • 1.创建容器
    • 2.查看容器
    • 3.删除容器
  • 4、容器资源限制
  • • 1.内存限制
    • 2.CPU 限制
    • 3.IO 限制

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一、Docker 简介

Docker 是基于 Go 语言开发的一款开源的应用程序与 PaaS 服务，是一种轻量化的 虚拟机 。Docker 三大理念为 build(构建) 、ship(运输)、run(运行)。并且使用 Namespace 与 Cgroup 来提供容器的资源隔离与安全保障等。如Docker 的 logo 一样，蓝鲸为宿主机，而集装箱则为互相隔离且有自己应用的容器。

以下是 Docker 与 虚拟机的区别

特点	虚拟机	Docker
启动	分级	秒级
磁盘使用	GB	MB
性能	弱于	接近原生
系统支持量	一般几十	上千容器
隔离性	完全隔离	资源隔离

1、Docker 特点

• 轻量级：单机可以轻松支持上百 Container ，快速启动。
• 高性能：不需要进行硬件虚拟以及运行完整的操作系统。
• CI/CD：持续集成、持续交付与持续部署。
• 迁移与扩容：可在物理机、云，虚拟机进行迁移，且可弹性伸缩、快速扩容。
• 隔离性：进程、资源等进行隔离，但没有虚拟机彻底。

2、Docker 架构

引擎

Docker 引擎是一个C/S 架构的应用程序。常驻后台进程 Dockerd ，由 REST API 与 Dockerd 进行交互，最后由 docker CLI 与 REST API 进行交互，执行 docker 命令。

组成

• Host：一个物理机或虚拟机，用来运行 Docker服务进程与容器。
• Client：客户端使用 docker 命令或其他工具调用 Docker API 进行通信。
• Deamon：Dockerd 架构中后台系统进程，用来监听Docker API的请求和管理Docker对象，比如镜像、容器、网络和Volume。
• Registry：保存镜像的仓库，类似 Git 版本控制系统等。
• Images：Docker 镜像，可以理解为创建容器需要的模板。
• Containers：一组或一个拥有自己进行及网络等，提供外部访问的容器。

3、Docker 核心

• 镜像(Image)
  Docker image 是一个只读模板，包含了文件系统。用来创建 Docker 容器，镜像来自于基于另外基础镜像构建并加上需要的额外自定义功能。
• 容器(Container)
  Docker Container 一个镜像运行的实例，拥有自己封装的的进程、权限、存储、网络等，消耗资源极少。跟集装箱一样利用 Linux 内核技术进行资源隔离达到相互隔离，且使用 CLI 对容器进行操作。
• 仓库(Registry)
  Dokcer Registry 类似于代码仓库，是 Docker 集中存放镜像文件的仓库。分为公开仓库(Public)和私有仓库(Private)两种形式。达到共享其他服务器，只需要用 pull(拉取) 于 push(上传) 对镜像仓库操作即可。

二、Linux kernel

kernel 是用来完成软件与硬件这个控制工作的软件被称为操作系统。在 Linux 的术语中被称为“内核”，也可以称为“核心”。Linux 内核的主要模块分以下几个部分：存储管理、CPU和进程管理、文件系统、设备管理和驱动、网络通信，以及系统的初始化（引导）、系统调用等。

1、Namespace

在我们运行的服务中，为防止资源抢占，运用 PID Namespace 来进行进程隔离。在宿主机上可获取一组 PID、PPID ，PID 号是容器在宿主机上的进程，PPID是容器内进程在宿主机上的父进程 PID 。在容器内也有一组 PID、PPID，其中 PID 是容器服务的进程，PPID 是容器外部的进程，如果为0则表示父进程是容器外部的进程。

隔离类型	系统调用参数	功能
MNT Namespace	CLONE_NEWNS	磁盘挂载点和文件系统间隔离
IPC Namespace	CLONE_NEWIPC	进程间通信隔离
UTS Namespace	CLONE_NEWUTS	主机名间隔离
PID Namespace	CLONE_NEWPID	进程间隔离
NET Namespace	CLONE_NEWNET	网络间隔离
USER Namespace	CLONE_NEWUSER	用户间隔离

2、Cgroups

全称 Control Groups 对于容器的物理资源进行隔离，如 CPU、内存、磁盘IO 等，达到共享宿主机资源，但却互不影响。另外，还可以对进程进行优先级测试，以及任务执行挂起、恢复等操作。

类型	作用
blkio	块设备 IO 进行限制
cpu	限制 CPU 时间片的分配，与 cpuacct 挂载在同一目录
cpuacct	生成 cgroup 中的任务占用 CPU 资源的报告，与 cpu 挂载在同一目录
cpuset	给 cgroup 中的任务分配独立的 CPU和内存
devices	允许或拒绝 cgroup 任务访问设备
freezer	暂停或恢复 cgroup 任务
hugetlb	限制使用的内存页数量
memory	对 cgroup 中的任务的可用内存进行限制，并自动生成资源占用报告
net_cls	使用等级识别符(classid)标记网络数据包，这让 Linux 流量控制器(tc 指令)可以识别来自特定 cgroup 任务的数据包，并进行网络限制
net_prio	允许基于 cgroup 设置网络流量(netowork traffic)的优先级
perf_event	增加了对每个 group 的监测跟踪能力，可以监测 group 中特定的 CPU 上的线程
pids	限制任务的数量

3、UnionFS

全称 Union File System ，是一种 Linux 的操作系统中的设计。用来把其他文件系统联合挂载到一个挂载点的文件系统服务。在 Docker 镜像中，用户每次制作镜像操作等于在镜像中增加一个目录(Docker 中 layer 为层)。达到在 Docker 中对文件权限以及目录有效的隔离。

三、Docker 使用

1、Docker 安装

操作系统	地址	Docker 版本
CentOS 7.4	192.168.10.1	docker-20.10.9.tgz

Docker 下载安装

[root@localhost ~]# wget https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-20.10.9.tgz
[root@localhost ~]# tar zxvf docker-20.10.9.tgz
[root@localhost ~]# cp docker/* /usr/bin
[root@localhost ~]# cat << EOF >> /etc/systemd/system/docker.service
> [Unit]
> Description=Docker Application Container Engine
> Documentation=https://docs.docker.com
> After=network-online.target firewalld.service
> Wants=network-online.target
>
> [Service]
> Type=notify
> ExecStart=/usr/bin/dockerd
> ExecReload=/bin/kill -s HUP \\$MAINPID
> LimitNOFILE=infinity
> LimitNPROC=infinity
> TimeoutStartSec=0
> Delegate=yes
> KillMode=process
> Restart=on-failure
> StartLimitBurst=3
> StartLimitInterval=60s
>
> [Install]
> WantedBy=multi-user.target
> EOF
[root@localhost ~]# chmod +x /etc/systemd/system/docker.service
[root@localhost ~]# systemctl daemon-reload && systemctl enable docker.service && systemctl start docker && systemctl status docker

Docker 版本查看

[root@localhost ~]# docker version												#查看 docker 版本
[root@localhost ~]# docker info													#查看 docker 系统信息

2、Docker 镜像管理

1.查看镜像详情

查看本地镜像

[root@localhost ~]# docker images												#默认等于-a，显示全部本地镜像
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
nginx        latest    605c77e624dd   6 months ago   141MB

参数详解

• REPOSITORY：镜像名称
• TAG：镜像的标签信息(默认latest)，区分同 ID 不同标签，区分同镜像库不同镜像
• IMAGE ID：镜像的唯一标识号，ID号
• CREATED：镜像创建时间
• SIZE：镜像占用空间

docker inspect [IMAGE:TAG]/[IMAGEID]											#查看本地镜像详情
docker history [IMAGE:TAG]/[IMAGEID]											#查看镜像创建历史

2.镜像导入导出

网络方式

docker search [镜像关键字]														#搜索镜像
docker pull [IMAGE:TAG]															#下载镜像
docker push [IMAGE:TAG]															#上传镜像

本地方式

docker load <(同-i) [本地镜像包]													#导入本地镜像
docker save [IMAGE:TAG] >(同-o) [镜像包]											#导出本地镜像
鉴于普通方式打包较大，内网传输较慢，使用此方式：
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
centos       7         c16a5dec2126   2 days ago     1.86GB
[root@localhost ~]# docker save centos:7 | gzip > centos7-test.tar.gz
[root@localhost ~]# docker save  centos:7 >  centos7-test-01.tar.gz
[root@localhost ~]# ll
总用量 2496724
-rw-r--r-- 1 root root 1878647296 7月   6 14:30 centos7-test-01.tar.gz			#与镜像同大
-rw-r--r-- 1 root root  677993258 7月   6 14:28 centos7-test.tar.gz				#缩小近三分之一

3.更改镜像信息

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
nginx        latest    605c77e624dd   6 months ago   141MB
[root@localhost ~]# docker tag nginx nginx1215:1.21.5							#更换名称与TAG
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
nginx1215    1.21.5    605c77e624dd   6 months ago   141MB						#ID不变
nginx        latest    605c77e624dd   6 months ago   141MB

4.删除本地镜像

根据镜像名称与标签删除

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
nginx1215    1.21.5    605c77e624dd   6 months ago   141MB
nginx        latest    605c77e624dd   6 months ago   141MB
[root@localhost ~]# docker rmi nginx:latest										#删除指定 TAG 镜像
Untagged: nginx:latest
Untagged: nginx@sha256:0d17b565c37bcbd895e9d92315a05c1c3c9a29f762b011a10c54a66cd53c9b31

根据镜像 ID 删除

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
nginx1215    1.21.5    605c77e624dd   6 months ago   141MB
nginx        latest    605c77e624dd   6 months ago   141MB
[root@localhost ~]# docker images -q | xargs docker rmi -f						#删除本地所有镜像
Untagged: nginx1215:1.21.5
Untagged: nginx:latest
Deleted: sha256:605c77e624ddb75e6110f997c58876baa13f8754486b461117934b24a9dc3a85

3、Docker 容器操作

1.创建容器

先创后启方式

docker create -it --name [CONTAINER-NAME] [IMAGE-NAME]:[TAG] [COMMAND]
[root@localhost ~]# docker create -it --name C7 centos:7.4.1708 bash 
[root@localhost ~]# docker start C7

• create：创建容器
• -i：容器始终保持输入状态
• -t：为容器分配一个伪终端
• -it：交互运行

直接运行方式

docker run -it --name [CONTAINER-NAME] [IMAGE-NAME]:[TAG] [COMMAND]
[root@localhost ~]# docker run -it --name C7 centos:7.4.1708 bash

• run：运行容器
• --name：容器命名
• bash：进入容器的命名解析器，sh或bash

2.查看容器

查看容器

语法：docker ps [OPTIONS]
[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE             COMMAND   CREATED       STATUS       PORTS     NAMES
581d27672404   centos:7.4.1708   "bash"    3 hours ago   Up 3 hours             test

• -q：只显示镜像 ID
• -a：显示全部容器
• -s：显示 SIZE

查看容器映射端口

语法：docker port [CONTAINER]
[root@localhost ~]# docker port nginx6
80/tcp -> 0.0.0.0:80
80/tcp -> :::80

进入容器

语法：docker exec [OPTIONS] [CONTAINER] [COMMAND]
[root@localhost ~]# docker exec -it test bash -c ls
anaconda-post.log  bin  dev  etc  home  lib  lib64  lost+found  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var

查看容器日志

语法：docker logs [OPTIONS] [CONTAINER]
[root@localhost ~]# docker logs nginx7

• 默认打印全部
• -f：实时打印日志
• --timestamps：精确时间

3.删除容器

停止容器

语法：docker pause [CONTAINER]												#暂停运行
[root@localhost ~]# docker pause nginx7
[root@localhost ~]# docker ps												#STATUS状态为Pause暂停
CONTAINER ID   IMAGE             COMMAND                  CREATED        STATUS                 PORTS                               NAMES
12fd2b515bd5   nginx:latest      "/docker-entrypoint.…"   23 hours ago   Up 23 hours (Paused)   0.0.0.0:80->80/tcp, :::80->80/tcp   nginx7
语法：docker unpause [CONTAINER]												#继续运行
[root@localhost ~]# docker unpause nginx7
语法：docker stop [CONTAINER]												#停止容器
[root@localhost ~]# docker stop nginx7
语法：docker kill [CONTAINER]												#强制关闭容器
[root@localhost ~]# docker kill nginx7 

删除容器

语法：docker rm  [CONTAINER]													#删除容器
[root@localhost ~]# docker rm nginx7

4、容器资源限制

对于主机上 Docker 运行若干容器，每个容器都需要CPU、内存和 IO 资源，对于容器，也可以进行资源限制，以防止占用太多，影响其他甚至是整个主机上的性能。

1.内存限制

[root@localhost ~]# docker run -it -d -m 200M --memory-swap 300M centos:7.4.1708
[root@localhost ~]# docker ps
[root@localhost ~]# cat /sys/fs/cgroup/memory/docker/[写容器 ID]/memory.limit_in_bytes

• -m：允许分配的内存大小
• --memory-swap：允许分配的内存和swap的总大小

2.CPU 限制

[root@localhost ~]# docker run -it -d -c 1024 centos:7.4.1708

• -c：CPU 的权重

3.IO 限制

[root@localhost ~]# docker run -it --device-write-bps /dev/sda:3MB centos:7.4.1708

• --device-read-bps：限制读某个设备的 bps
• --device-write-bps：限制写某个设备的 bps(bps 是 byte per second，每秒读写的数据量)
• --device-read-iops：限制读某个设备的 iops
• --device-write-iops：限制写某个设备的 iops(iops 是io per second，每秒 io 的次数)