Docker重学系列之基础知识回顾

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Docker重学系列之基础知识回顾相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Docker重学系列之基础知识回顾

Docker

什么是 Docker

官方定义

# 1.官方介绍
- We have a complete container solution for you - no matter who you are and where you are on your containerization journey.
- 翻译: 我们为你提供了一个完整的容器解决方案,不管你是谁,不管你在哪,你都可以开始容器的的旅程。
- 官方定义: docker是一个容器技术。

Docker的起源

Docker 最初是 dotCloud 公司创始人 Solomon Hykes 在法国期间发起的一个公司内部项目，它是基于 dotCloud 公司多年云服务技术的一次革新，并于 2013 年 3 月以 Apache 2.0 授权协议开源，主要项目代码在 GitHub 上进行维护。Docker 项目后来还加入了 Linux 基金会，并成立推动 开放容器联盟（OCI）。

Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，至今其 GitHub 项目 已经超过 5 万 7 千个星标和一万多个 fork。甚至由于 Docker 项目的火爆，在 2013 年底，dotCloud 公司决定改名为 Docker。Docker 最初是在 Ubuntu 12.04 上开发实现的；Red Hat 则从 RHEL 6.5 开始对 Docker 进行支持；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用 Docker。

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。

为什么是Docker

  • 在开发的时候，在本机测试环境可以跑，生产环境跑不起来

    这里我们拿java Web应用程序举例，我们一个java Web应用程序涉及很多东西，比如jdk、tomcat、mysql等软件环境。当这些其中某一项版本不一致的时候，可能就会导致应用程序跑不起来这种情况。Docker则将程序以及使用软件环境直接打包在一起，无论在那个机器上保证了环境一致。

    优势1: 一致的运行环境,更轻松的迁移

  • 服务器自己的程序挂了，结果发现是别人程序出了问题把内存吃完了，自己程序因为内存不够就挂了

    这种也是一种比较常见的情况，如果你的程序重要性不是特别高的话，公司基本上不可能让你的程序独享一台服务器的，这时候你的服务器就会跟公司其他人的程序共享一台服务器，所以不可避免地就会受到其他程序的干扰，导致自己的程序出现问题。Docker就很好解决了环境隔离的问题，别人程序不会影响到自己的程序。

    优势2：对进程进行封装隔离,容器与容器之间互不影响,更高效的利用系统资源

  • 公司要弄一个活动，可能会有大量的流量进来，公司需要再多部署几十台服务器

    在没有Docker的情况下，要在几天内部署几十台服务器，这对运维来说是一件非常折磨人的事，而且每台服务器的环境还不一定一样，就会出现各种问题，最后部署的头皮发麻。用Docker的话，我只需要将程序打包到镜像，你要多少台服务，我就跑多少容器，极大地提高了部署效率。

    优势3: 通过镜像复制N多个环境一致容器

Docker和虚拟机区别

关于Docker与虚拟机的区别，我在网上找到的一张图，非常直观形象地展示出来，话不多说，直接上图。


比较上面两张图，我们发现虚拟机是携带操作系统，本身很小的应用程序却因为携带了操作系统而变得非常大，很笨重。Docker是不携带操作系统的，所以Docker的应用就非常的轻巧。另外在调用宿主机的CPU、磁盘等等这些资源的时候，拿内存举例，虚拟机是利用Hypervisor去虚拟化内存，整个调用过程是虚拟内存->虚拟物理内存->真正物理内存，但是Docker是利用Docker Engine去调用宿主的的资源，这时候过程是虚拟内存->真正物理内存。

传统虚拟机Docker容器
磁盘占用几个GB到几十个GB左右几十MB到几百MB左右
CPU内存占用虚拟操作系统非常占用CPU和内存Docker引擎占用极低
启动速度（从开机到运行项目）几分钟（从开启容器到运行项目）几秒
安装管理需要专门的运维技术安装、管理方便
应用部署每次部署都费时费力从第二次部署开始轻松简捷
耦合性多个应用服务安装到一起，容易互相影响每个应用服务一个容器，达成隔离
系统依赖无需求相同或相似的内核，目前推荐是Linux

Docker的安装

安装docker(centos7.x)

  • 卸载原始docker

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

  • 安装docker依赖

    $ sudo yum install -y yum-utils \\
  device-mapper-persistent-data \\
  lvm2

  • 设置docker的yum源

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

  • 安装最新版的docker

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

  • 指定版本安装docker

    $ yum list docker-ce --showduplicates | sort -r
$ sudo yum install docker-ce-<VERSION_STRING> docker-ce-cli-<VERSION_STRING> containerd.io
$ sudo yum install docker-ce-18.09.5-3.el7 docker-ce-cli-18.09.5-3.el7 containerd.io

  • 启动docker

    $ sudo systemctl enable docker
$ sudo systemctl start docker

  • 关闭docker

    $ sudo systemctl stop docker

  • 测试docker安装

    $ sudo docker run hello-world

bash安装(通用所有平台)

  • 在测试或开发环境中 Docker 官方为了简化安装流程，提供了一套便捷的安装脚本，CentOS 系统上可以使用这套脚本安装，另外可以通过 --mirror 选项使用国内源进行安装：执行这个命令后，脚本就会自动的将一切准备工作做好，并且把 Docker 的稳定(stable)版本安装在系统中。

    $ curl -fsSL get.docker.com -o get-docker.sh
$ sudo sh get-docker.sh --mirror Aliyun

  • 启动docker

    $ sudo systemctl enable docker
$ sudo systemctl start docker

  • 创建docker用户组

    $ sudo groupadd docker

  • 将当前用户加入docker组

    $ sudo usermod -aG docker $USER

  • 测试docker安装是否正确

    $ docker run hello-world

Docker 的核心架构

  • 镜像: 一个镜像代表一个应用环境,他是一个只读的文件,如 mysql镜像,tomcat镜像,nginx镜像等

一个镜像就是一个软件，镜像是只读的，不能进行写操作

  • 容器: 镜像每次运行之后就是产生一个容器,就是正在运行的镜像,特点就是可读可写

一个容器代表一个正在运行的软件服务

  • 仓库:用来存放镜像的位置,类似于maven仓库,也是镜像下载和上传的位置

远程仓库: 类比maven的中央仓库
本地仓库: 远程仓库上面下载的镜像保存到本地仓库中,默认本地仓库路径为: /var/lib/docker

  • dockerFile:docker生成镜像配置文件,用来书写自定义镜像的一些配置
  • tar:一个对镜像打包的文件,日后可以还原成镜像

Docker 配置阿里镜像加速服务

docker 运行流程

docker配置阿里云镜像加速

  • 访问阿里云登录自己账号查看docker镜像加速服务
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'

  "registry-mirrors": ["https://lz2nib3q.mirror.aliyuncs.com"]

EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker
  • 验证docker的镜像加速是否生效
[root@localhost ~]# docker info
		..........
    127.0.0.0/8
   Registry Mirrors:
    'https://lz2nib3q.mirror.aliyuncs.com/'
   Live Restore Enabled: false
   Product License: Community Engine

常用命令

辅助命令

# 1.安装完成辅助命令
		docker version	--------------------------	查看docker的信息
		docker info		--------------------------	查看更详细的信息
		docker --help	--------------------------	帮助命令

Images 镜像命令

# 1.查看本机中所有镜像
	docker images	--------------------------	列出本地所有镜像
		-a			列出所有镜像（包含中间映像层）
  	-q			只显示镜像id
  	docker images 镜像名 --->只列出指定镜像名相关的镜像

# 2.搜索镜像
	docker search [options] 镜像名	-------------------	去dockerhub上查询当前镜像
		-s 指定值		列出收藏数不少于指定值的镜像
  	--no-trunc	  显示完整的镜像信息

# 3.从仓库下载镜像
	docker pull 镜像名[:TAG|@DIGEST]	----------------- 下载镜像

# 4.删除镜像
	docker rmi 镜像名	--------------------------  删除镜像
		-f		强制删除

Contrainer 容器命令

# 1.运行容器
	docker run 镜像名	--------------------------	镜像名新建并启动容器
    --name 					别名为容器起一个名字
    -d							启动守护式容器（在后台启动容器）
    -p 							映射端口号：原始端口号		 指定端口号启动

	例：docker run -it --name myTomcat -p 8888:8080 tomcat
   	 docker run -d --name myTomcat -P tomcat

# 2.查看运行的容器
	docker ps					--------------------------	列出所有正在运行的容器
	-a			正在运行的和历史运行过的容器
	-q			静默模式，只显示容器编号

# 3.停止|关闭|重启容器
	docker start   容器名字或者容器id  --------------- 开启容器
	docker restart 容器名或者容器id    --------------- 重启容器
	docker stop  容器名或者容器id 	    ------------------ 正常停止容器运行
	docker kill  容器名或者容器id      ------------------ 立即停止容器运行
	docker pause 容器名或容器id
	docker unpause 容器名或容器id

# 4.删除容器
	docker rm -f 容器id和容器名     
	docker rm -f $(docker ps -aq)		--------------------------	删除所有容器

# 5.查看容器内进程
	docker top 容器id或者容器名 ------------------ 查看容器内的进程

# 6.查看查看容器内部细节
	docker inspect 容器id 		------------------ 查看容器内部细节

# 7.查看容器的运行日志
	docker logs [OPTIONS] 容器id或容器名	------------------ 查看容器日志
    -t			 加入时间戳
    -f			 跟随最新的日志打印
    --tail 	 数字	显示最后多少条

# 8.进入容器内部
	docker exec [options] 容器id 容器内命令 ------------------ 进入容器执行命令
		-i		以交互模式运行容器，通常与-t一起使用
    -t		分配一个伪终端    shell窗口   bash 

# 9.容器和宿主机之间复制文件
	docker cp 文件|目录 容器id:容器路径           -----------------   将宿主机复制到容器内部
	docker cp 容器id:容器内资源路径 宿主机目录路径  -----------------   将容器内资源拷贝到主机上

# 10.数据卷(volum)实现与宿主机共享目录
	docker run -v 宿主机的路径|任意别名:/容器内的路径 镜像名
		注意: 
				1.如果是宿主机路径必须是绝对路径,宿主机目录会覆盖容器内目录内容,即会先清空容器内原始数据,再把宿主机目录下的数据拷贝过来
				2.如果是别名则会在docker运行容器时自动在宿主机中创建一个目录,并将容器目录文件复制到宿主机中
	              使用别名方式保留容器中路径原始内容,前提别名对应路径不能存在文件
	              注意: 如果别名存在,docker直接使用,否则会自动创建一个别名目录,默认创建路径在/var/lib/docker/volumes           
	
    docker run -v 宿主机的路径|任意别名:/容器内的路径:ro  镜像名
    
    这里ro表示只可以宿主机对容器数据卷进行读写操作，而容器里面对于数据卷的操作只能够是只读的，不可以增删改
       
# 11.打包镜像
		docker save 镜像名 -o  名称-tag.tar
		tag相当于版本,最好标注一下版本

# 12.载入镜像
		docker load -i   名称-tag.tar

# 13.容器打包成新的镜像
	  docker commit -m "描述信息" -a "作者信息"   （容器id或者名称）打包的镜像名称:标签

docker的镜像原理

镜像是什么？

镜像是一种轻量级的，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开发的软件，它包含运行某个软件所需的所有内容，包括代码、运行时所需的库、环境变量和配置文件。

但是这样的镜像结构还是可以优化的,我们可以将能够被重用的部分抽取出来，例如所有软件服务底层都需要依赖操作系统核心库才可以运行，那么就可以将操作系统核心库抽取进行重用，对于所有的java软件来说,jdk都是必须的，所以jdk也可以抽取重用,具体如何重用，请看下面:

为什么一个镜像会那么大？

镜像就是花卷

  • UnionFS（联合文件系统) — 文件叠加系统

    Union文件系统是一种分层，轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。Union文件系统是Docker镜像的基础。这种文件系统特性:就是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的文件和目录 。


重用底层组件，可以将操作系统核心库和jdk运行环境打包为一个基础镜像，供java程序使用，这样其他java程序的镜像，底层都可以共享这个基础镜像，那么我们本地仓库里面，下载多个java相关软件服务镜像时，base镜像也只需要下载一次即可，节省磁盘空间消耗

但是不是所有软件服务底层都是java实现的，那么jdk环境也是可有可无的，因此还可以进一步细分:

但是其实还是可以进行细分,有些软件可以运行在不同的linux发行版本中，这样底层操作系统核心库的镜像还可以继续拆分


我们虽然进行了细致的拆分，但是往往在使用的时候，会对多个文件系统进行叠加，例如: 我们把操作系统核心库文件系统，jdk环境，tomcat依赖库和软件服务文件系统叠加在一起就构成了一个外表看上去像一个整体的联合文件系统，即tomcat镜像

Docker镜像原理

docker的镜像实际是由一层一层的文件系统组成。

  • bootfs（boot file system）主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引导加载kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统。在docker镜像的最底层就是bootfs。这一层与Linux/Unix 系统是一样的，包含boot加载器（bootloader）和内核（kernel）。当boot加载完,后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时会卸载bootfs。

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

  • 我们平时安装进虚拟机的centos都有1到几个GB，为什么docker这里才200MB？对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令，工具，和程序库就可以了，因为底层直接使用Host的Kernal，自己只需要提供rootfs就行了。由此可见不同的linux发行版，他们的bootfs是一致的，rootfs会有差别。因此不同的发行版可以共用bootfs。

为什么docker镜像要采用这种分层结构呢?

最大的一个好处就是资源共享

  • 比如：有多个镜像都是从相同的base镜像构建而来的，那么宿主机只需在磁盘中保存一份base镜像。同时内存中也只需要加载一份base镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。Docker镜像都是只读的。当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。这一层通常被称为容器层，容器层之下都叫镜像层。

以上是关于Docker重学系列之基础知识回顾的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Docker重学系列之docker可视化工具

Docker重学系列之Docker Compose

Docker重学系列之Dockerfile

重学SpringCloud系列五之服务注册与发现---中

重学SpringBoot系列之redis与spring cache缓存

Docker系列之基础实践篇(上)