Blog.079 Docker 安装、基本管理与网络模式

本章目录

1. Docker 概述
　　1.1 Docker 网络实现的原理
2. Docker 的网络模式
　　2.1 host
　　2.2 container
　　2.3 none
　　2.4 bridge
　　2.5 自定义网络
3. 容器
　　3.1 优点
　　3.2 与虚拟机的区别
　　3.3 在内核中支持的技术
4. Docker 核心概念
5. Docker 安装
　　5.1 安装步骤
　　5.2 安装流程
6. Docker 镜像操作
　　6.1 操作步骤
　　6.2 操作流程
7. Docker 容器操作
　　7.1 操作步骤
　　7.2 操作流程

1. Docker 概述

Docker是一个开源的应用容器引擎，基于go语言开发并遵循了apache2.0协议开源
Docker是在Linux容器里运行应用的开源工具，是一种轻量级的“虚拟机”。
Docker 的容器技术可以在一台主机上轻松为任何应用创建一个轻量级的、可移植的、自给自足的容器。

　　　　Docker的Logo设计为蓝色鲸鱼，拖着许多集装箱。
　　　　鲸鱼可看作为宿主机，集装箱可理解为相互隔离的容器，每个集装箱中都包含自己的应用程序。

　　　　Docker的设计宗旨：Build,Ship and Run Any App,Anywhere.
　　　　即通过对应用组件的封装、发布、部署、运行等生命周期的管理，达到应用组件级别的 “一次封装，到处运行” 的目的。
　　　　这里的组件，既可以是一个应用，也可以是一套服务，甚至是一个完整的操作系统。

　　1.1 Docker 网络实现的原理

　　　　Docker 使用 Linux 桥接，在宿主机虚拟一个 Docker 容器网桥（docker0），Docker启动一个容器时会根据 Docker 网桥的网段分配给容器一个 IP 地址，称为 Container-IP。
　　　　Docker 网桥是每个容器的默认网关。
　　　　因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。

　　　　Docker 网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。
　　　　如果容器希望外部访问能多访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过

　　　　[宿主机IP]:[容器端口]

　　　　访问容器。

　　　　（1）随机映射端口（从 32768 开始）

1 docker run -d --name test1 -P nginx（镜像）

　　　　（2）指定映射端口

1 docker run -d --name test2 -p 49156:80 nginx

1 docker ps -a
2 CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
3 9d3c04f57a68 nginx "/docker-entrypoin...." 4 seconds ago Up 3 seconds 0.0.0.0: 49156->80/tcp test2
4 b04895f870e5 nginx " /docker-entrypoi..." 17 seconds ago Up 15 seconds 0.0.0.0: 49153->80/ tcp test1

　　　　（3）浏览器访问测试

2. Docker 的网络模式

Host：容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
Container：创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围。
None：该模式关闭了容器的网络功能。
Bridge：默认为该模式，此模式会为每一个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虛拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信。
自定义网络：安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge (创建容器默认连接到此网络)、none 、host。

　　2.1 host

　　　　相当于 Vmware 中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。
　　　　Docker 使用了 Linux 的 Namespaces 技术来进行资源隔离，如 PID Namespace 隔离进程，Mount Namespace 隔离文件系统，Network Namespace 隔离网络等。
　　　　一个 Network Namespace 提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、iptable 规则等都与其他的 Network Namespace 隔离。

　　　　一个 Docker 容器一般会分配一个独立的 Network Namespace。
　　　　但如果启动容器的时候使用 host 模式，那么这个容器将不会获得一个独立的 NetworkNamespace,而是和宿主机共用一个 Network Namespace。
　　　　容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的 IP 等，而是使用宿主机的 IP 和端口。

　　2.2 container

　　　　Container 模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个 Network Namespace（网络命名空间），而不是和宿主机共享。
　　　　新创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的 IP，而是和一个指定的容器共享 IP、端口范围等。
　　　　同样，两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。
　　　　两个容器的进程可以通过 lo 网卡设备通信。

　　2.3 none

　　　　使用none模式，Docker 容器拥有自己的Network Namespace，但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。
　　　　也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。
　　　　这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。
　　　　这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。

　　2.4 bridge

　　　　bridge 模式是 docker 的默认网络模式，不用 --net 参数，就是 bridge 模式。

　　　　它相当于Vmware中的nat 模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡。
　　　　通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的Docker容器连接到一个虚拟网桥上。

　　　　（1）当 Docker 进程启动时，会在主机上创建一个名为 docker0 的虚拟网桥，此主机上启动的 Docker 容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。
　　　　（2）从 docker0 子网中分配一个 IP 给容器使用，并设置 docker0 的 IP 地址为容器的默认网关。在主机上创建—对虚拟网卡 veth pair 设备，veth 设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此， veth 设备常用来连接两个网络设备。
　　　　（3）Docker 将 veth pair设备的一端放在新创建的容器中，并命名为 eth0 ( 容器的网卡)，另一端放在主机中，以 veth* 这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。可以通过 brctl show 命令查看。
　　　　（4）使用 docker run -p 时，docker 实际是在 iptables 做了 DNAT 规则，实现端口转发功能。可以使用 iptables -t nat -vnL 查看。

　　2.5 自定义网络

　　　　用户自己使用 network 相关命令定义网络，创建容器的时候可以指定为自己定义的网络。
　　　　自定义网络默认使用的是桥接网络 “bridge”。
　　　　自定义网络本身就维护好了主机名和 ip 的对应关系（ip 和域名都能通）。

3. 容器
　　3.1 优点

　　　　容器化越来越受欢迎，因为容器：

灵活：即使是最复杂的应用也可以集装箱化。
轻量级：容器利用并共享主机内核。
可互换：可以即时部署更新和升级。
便携式：可以在本地构建，部署到云，并在任何地方运行。
可扩展：可以增加并自动分发容器副本。
可堆叠：可以垂直和即时堆叠服务。

　　3.2 与虚拟机的区别

　　　　容器是在linux上本机运行，并与其他容器共享主机的内核，它运行的是一个独立的进程，不占用其他任何可执行文件的内存，非常轻量。
　　　　虚拟机运行的是一个完成的操作系统，通过虚拟机管理程序对主机资源进行虚拟访问，相比之下需要的资源更多。

特性	Docker容器	虚拟机
启动速度	秒级	分钟级
计算能力损耗	几乎无	损耗 50% 左右
性能	接近原生	弱于
系统支持量（单机）	上千个	几十个
隔离性	资源隔离/限制	完全隔离

　　3.3 在内核中支持的技术

　　　　docker 本质就是宿主机的一个进程，docker 是通过 namespace 实现资源隔离，通过 cgroup 实现资源限制，通过写时复制技术（copy-on-write）实现了高效的文件操作（类似虚拟机的磁盘比如分配500g并不是实际占用物理磁盘500g）。

4. Docker 核心概念

　　　　（1）镜像
　　　　Docker 的镜像是创建容器的基础，类似虚拟机的快照，可以理解为一个面向 Docker 容器引擎的只读模板。
　　　　通过镜像启动一个容器，一个镜像是一个可执行的包，其中包括运行应用程序所需要的所有内容包含代码，运行时间，库、环境变量、和配置文件。

　　　　（2）容器
　　　　Docker 的容器是从镜像创建的运行实例，它可以被启动、停止和删除。所创建的每一个容器都是相互隔离、互不可见，以保证平台的安全性。
　　　　可以把容器看做是要给简易版的 linux 环境（包括 root 用户权限、镜像空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。

　　　　（3）仓库
　　　　Docker 仓库是用来集中保存镜像的地方，当创建了自己的镜像之后，可以使用 push 命令将它上传到公有仓库（Public）或者私有仓库（Private）。当下次要在另外一台机器上使用这个镜像时，只需从仓库获取。

　　　　Docker 的镜像、容器、日志等内容全部都默认存储在 /var/lib/docker 目录下。

5. Docker 安装
　　5.1 安装步骤

　　　　目前 Docker 只能支持 64 位系统。

 1 systemctl stop firewalld.service
 2 setenforce 0
 3  
 4 #安装依赖包
 5 yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
 6 --------------------------------------------------------------------------------------------
 7 yum-utils：提供了 yum-config-manager 工具。
 8 device mapper： 是Linux内核中支持逻辑卷管理的通用设备映射机制，
 9                 它为实现用于存储资源管理的块设备驱动提供了一个高度模块化的内核架构。
10 device mapper存储驱动程序需要 device-mapper-persistent-data 和 lvm2。
11 --------------------------------------------------------------------------------------------
12  
13 #设置阿里云镜像源
14 yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
15  
16 #安装 Docker-CE并设置为开机自动启动
17 yum install -y docker-ce
18  
19 systemctl start docker.service
20 systemctl enable docker.service
21  
22 #查看 docker 版本信息
23 docker version

　　5.2 安装流程

6. Docker 镜像操作
　　6.1 操作步骤

 1 ##搜索镜像
 2 
 3 格式：docker search 关键字
 4 docker search nginx
 5 
 6 ##获取镜像
 7 
 8 格式：docker pull 仓库名称[:标签]
 9 #如果下载镜像时不指定标签，则默认会下载仓库中最新版本的镜像，即选择标签为 latest 标签。
10 docker pull nginx
11 
12 ##镜像加速下载
13 
14 浏览器访问 https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors 获取镜像加速器配置
15 
16 mkdir -p /etc/docker
17 tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
18 {
19   "registry-mirrors": ["https://1fam3t0i.mirror.aliyuncs.com"]
20 }
21 EOF
22 systemctl daemon-reload
23 systemctl restart docker

 1 ##查看镜像信息
 2 
 3 镜像下载后存放在 /var/lib/docker
 4 
 5 ##查看下载的镜像文件信息
 6 
 7 cat /var/lib/docker/image/overlay2/repositories.json
 8 
 9 ##查看下载到本地的所有镜像
10 
11 docker images
12  
13 REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
14 nginx latest ae2feff98a0c 9 days ago 133MB
15 ---------------------------------------------------------------------------------------
16 REPOSITORY：镜像属于的仓库；
17 TAG：镜像的标签信息，标记同一个仓库中的不同镜像；
18 IMAGE ID：镜像的唯一ID 号，唯一标识一个镜像；
19 CREATED：镜像创建时间；
20 VIRTUAL SIZE：镜像大小；
21 ---------------------------------------------------------------------------------------
22 
23 ##根据镜像的唯一标识 ID 号，获取镜像详细信息
24 
25 格式：docker inspect 镜像ID号
26 docker inspect ae2feff98a0c
27 
28 ##为本地的镜像添加新的标签
29 
30 格式：docker tag 名称:[标签] 新名称:[新标签]
31 docker tag nginx:latest nginx:web
32  
33 docker images | grep nginx

 1 ##删除镜像
 2 
 3 格式：
 4 docker rmi 仓库名称:标签  #当一个镜像有多个标签时，只是删除其中指定的标签
 5 或者
 6 docker rmi 镜像ID号    #会彻底删除该镜像
 7  
 8 注意：如果该镜像已经被容器使用，正确的做法是先删除依赖该镜像的所有容器，再去删除镜像。
 9  
10 docker rmi nginx:web
11 
12 
13 ##存出镜像：将镜像保存成为本地文件
14 
15 格式：docker save -o 存储文件名 存储的镜像
16 docker save -o nginx nginx:latest   #存出镜像命名为nginx存在当前目录下
17 ls -lh
18 
19 ##载入镜像：将镜像文件导入到镜像库中
20 
21 格式：
22 docker load < 存出的文件
23 或者
24 docker load -i 存出的文件
25  
26 docker load < nginx
27 
28 ##上传镜像
29 
30 默认上传到 docker Hub 官方公共仓库，需要注册使用公共仓库的账号。https://hub.docker.com
31 可以使用 docker login 命令来输入用户名、密码和邮箱来完成注册和登录。
32 在上传镜像之前，还需要先对本地镜像添加新的标签，然后再使用 docker push 命令进行上传。
33 
34 docker tag nginx:web ly08/nginx:web #添加新的标签
35 docker login    #登录公共仓库
36 Username：
37 password：
38 docker push ly08/nginx:web  #上传镜像

　　6.2 操作流程

7. Docker 容器操作
　　7.1 操作步骤

容器创建：就是将镜像加载到容器的过程

　　　　新创建的容器默认处于停止状态，不运行任何程序，需要在其中发起一个进程来启动容器。
　　　　docker create 命令能够基于镜像创建容器。
　　　　该命令执行的效果类似于 docker run -d，即创建一个将在系统后台运行的容器。
　　　　但是与 docker run -d 不同的是，docker create 创建的容器并未实际启动，还需要执行docker start命令或docker run命令以启动容器。
　　　　事实上，docker create 命令常用于在启动容器之前进行必要的设置。

1 格式：docker create [选项] 镜像
2 常用选项：
3 -i：让容器的输入保持打开
4 -t：让 Docker 分配一个伪终端
5  
6 docker create -it nginx:latest /bin/bash

注释：

　　　　-it 就等于 -i 和 -t，这两个参数的作用是，为该 docker 创建一个伪终端，这样就可以进入到容器的交互模式（也就是直接进入到容器里面）
　　　　后面的 /bin/bash 的作用是表示载入容器后运行 bash , docker 中必须要保持一个进程的运行，要不然整个容器启动后就会马上 kill itself，这个 /bin/bash 就表示启动容器后启动 bash。

查看容器的运行状态

1 docker ps -a    #-a 选项可以显示所有的容器
2 CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
3 8b0a7be0ff58 nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 57 seconds ago Created inspiring_swanson
4  
5 容器的ID号  加载的镜像 运行的程序 创建时间 当前的状态 端口映射 名称

启动容器

1 格式：docker start 容器的ID/名称
2 docker start 8b0a7be0ff58
3 docker ps -a

创建并启动容器

　　　　可以直接执行 docker run 命令，等同于先执行 docker create 命令，再执行 docker start 命令。
　　　　注意：容器是一个与其中运行的 shell 命令共存亡的终端，命令运行容器运行，命令结束容器退出。

　　　　当利用 docker run 来创建容器时， Docker 在后台的标准运行过程是：
　　　　（1）检查本地是否存在指定的镜像。当镜像不存在时，会从公有仓库下载；
　　　　（2）利用镜像创建并启动一个容器；
　　　　（3）分配一个文件系统给容器，在只读的镜像层外面挂载一层可读写层；
　　　　（4）从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟机接口到容器中；
　　　　（5）分配一个地址池中的 IP 地址给容器；
　　　　（6）执行用户指定的应用程序，执行完毕后容器被终止运行。

1 docker run centos:7 /usr/bin/bash -c ls /
2 docker ps -a    #会发现创建了一个新容器并启动执行一条 shell 命令，之后就停止了

在后台持续运行 docker run 创建的容器

　　　　需要在 docker run 命令之后添加 -d 选项让 Docker 容器以守护形式在后台运行。并且容器所运行的程序不能结束。

1 docker run -d centos:7 /usr/bin/bash -c "while true;do echo hello;done"
2  
3 docker ps -a    #可以看出容器始终处于 UP，运行状态
4 CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
5 2592d3fad0fb centos:7 "/usr/bin/bash -c 'w…" 2 seconds ago Up 2 seconds peaceful_chatelet
6  
7 docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash   #给容器重命名，并以守护形式在后台运行

终止容器运行

　　　　格式： docker stop/kill 容器ID/名称
　　　　stop：停止容器，可以给容器一个等待时间，以防止数据的丢失。
　　　　kill：立即强行停止一个容器（相当于linux命令 kill -9），不会给容器反应时间，可能会造成数据丢失

1 格式：docker stop 容器的ID/名称
2 docker stop 2592d3fad0fb
3  
4 docker ps -a

容器的进入

　　　　需要进入容器进行命令操作时，可以使用 docker exec 命令进入运行着的容器。

1 格式：docker exec -it 容器ID/名称 /bin/bash
2 -i 选项表示让容器的输入保持打开；
3 -t 选项表示让 Docker 分配一个伪终端。
4  
5 docker start 2592d3fad0fb   #进入容器前，确保容器正在运行
6 docker exec -it 2592d3fad0fb /bin/bash
7 ls
8 exit    #退出容器后，容器仍在运行
9 docker ps -a

从宿主机上将文件导入到容器中

1 docker ps -a                                               #先获取需要导入到的容器ID，然后重新开一个终端
2  
3 另一个终端上操作
4 echo "this is test file" >> 123.txt                   #创建测试文件
5 docker cp 123.txt cef59022a4dd:/opt                 #将测试文件导入到容器内后到容器内的/opt目录下查看

容器的导出与导入

　　　　用户可以将任何一个 Docker 容器从一台机器迁移到另一台机器。在迁移过程中，可以使用docker export 命令将已经创建好的容器导出为文件，无论这个容器是处于运行状态还是停止状态均可导出。
　　　　可将导出文件传输到其他机器，通过相应的导入命令实现容器的迁移。

1 #导出格式：docker export 容器ID/名称 > 文件名
2 docker export 2592d3fad0fb > centos7.tar
3  
4 #导入格式：cat 文件名 | docker import – 镜像名称:标签
5 cat centos7.tar | docker import - centos7:test  #导入后会生成镜像，但不会创建容器

删除容器

 1 格式：docker rm [-f] 容器ID/名称
 2 docker stop 2592d3fad0fb
 3 docker rm 2592d3fad0fb  #删除已经终止状态的容器
 4  
 5 docker rm -f 2592d3fad0fb   #强制删除正在运行的容器
 6  
 7 docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker stop "$1}' | bash    #批量停止容器
 8  
 9 docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker rm "$1}' | bash  #批量删除所有容器
10  
11 docker images | awk 'NR>=2{print "docker rmi "$3}' | bash    #批量删除镜像