那些 Docker 的基础知识,你真的知道吗?
一、Docker概述
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Docker为什么出现?
问题1: 开发–上线 两套环境,应用环境,应用配置很繁琐 问题2:发布一个项目( py + (Redis MySQL JDK ES) ),项目能不能带上环境安装打包! 问题3:不能够跨平台(在服务器配置一个应用的环境 Redis MySQL JDK ES Hadoop 配置超麻烦,开发环境 Windows,最后发布到Linux!)。 问题4:降低用工的成本 传统:开发jar,运维来做! 现在:开发打包部署上线,一套流程做完!
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Docker给以上的问题,提出了解决方案!
Docker的思想就来自于集装箱!核心思想:
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隔离:Docker核心思想!打包装箱!每个箱子是互相隔离的。
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Docker通过隔离机制,可以将服务器(分层)利用到极致!
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二、Docker历史
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发展
- 2010年,几个的年轻人,就在美国成立了一家公司 ,叫 dotcloud ,主要做一些pass的云计算服务,用他们自己LXC(Linux Container容器)有关的容器技术!
- Linux Container容器是一种内核虚拟化技术,可以提供轻量级的虚拟化,以便隔离进程和资源。他们将自己的技术(容器化技术)命名就是 Docker
- Docker刚刚延生的时候,没有引起行业的注意!dotCloud,就活不下去!
- 开源
2013年,Docker开源!越来越多的人发现docker的优点!火了。Docker每个月都会更新一个版本!
2014年4月9日,Docker1.0发布!
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docker火的原因
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十分的轻巧!在容器技术出来之前,我们都是使用虚拟机技术!Docker基于Go语言开发的!开源项目!
对比:虚拟机:在window中装一个VMware,通过这个软件我们可以虚拟出来一台或者多台电脑!笨重! linux centos 原生镜像(一个电脑!) 隔离、需要开启多个虚拟机! 几个G, 几分钟
docker: 隔离,镜像(最核心的环境 4m + jdk + mysql)十分的小巧,运行镜像就可以了!小巧! 几个M 秒级启动!
文档:https://docs.docker.com/ Docker的文档是超级详细的!
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三、Docker能干嘛
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之前的虚拟机技术
虚拟机技术缺点: 1、 资源占用十分多
2、 冗余步骤多
3、 启动很慢!
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容器化技术
容器化技术不是模拟一个完整的操作系统
比较Docker和虚拟机技术的不同:
- 传统虚拟机,虚拟出一条硬件,运行一个完整的操作系统,然后在这个系统上安装和运行软件,容器内的应用直接运行在宿主机的内容,容器是没有自己的内核的,也没有虚拟我们的硬件,所以就轻便了
- 每个容器间是互相隔离,每个容器内都有一个属于自己的文件系统,互不影响
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DevOps(开发、运维)
应用更快速的交付和部署
传统:一对帮助文档,安装程序。
Docker:打包镜像发布测试一键运行。
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更便捷的升级和扩缩容
使用了 Docker之后,我们部署应用就和搭积木一样
项目打包为一个镜像,扩展服务器A!服务器B -
更简单的系统运维
在容器化之后,我们的开发,测试环境都是高度一致的 -
更高效的计算资源利用
Docker是内核级别的虚拟化,可以在一个物理机上可以运行很多的容器实例!服务器的性能可以被压榨到极致。
四、Docker安装
4.1 Docker的基本组成
镜像(image):
docker镜像就好比是一个目标,可以通过这个目标来创建容器服务,centos镜像>run>容器(提供服务器),通过这个镜像可以创建多个容器(最终服务运行或者项目运行就是在容器中的)。
容器(container):
Docker利用容器技术,独立运行一个或者一组应用,通过镜像来创建的,目前就可以把这个容器理解为就是一个简易的 Linux系统。
仓库(repository):
仓库就是存放镜像的地方!仓库分为公有仓库和私有仓库。(很类似git),Docker Hub是国外的。阿里云…都有容器服务器(配置镜像加速!)
4.2 安装Docker
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环境准备
Linux要求内核3.0以上
uname -r #查看内核信息
CentOS 7
cat /etc/os-release #查看系统信息
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安装
帮助文档:https://docs.docker.com/engine/install/
卸载与安装
#1.卸载旧版本
yum remove docker \
docker-client \
docker-client-latest \
docker-common \
docker-latest \
docker-latest-logrotate \
docker-logrotate \
docker-engine
#2.需要的安装包
yum install -y yum-utils
#3.设置镜像的仓库
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
#上述方法默认是从国外的,不推荐#推荐使用国内的
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
#更新yum软件包索引
yum makecache fast
#4.安装docker相关的 docker-ce 社区版 而ee是企业版,这里我们使用社区版即可
yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
#5.启动
dockersystemctl start docker
#6. 使用docker version查看是否按照成功
docker version
#7. 测试
docker run hello-world
#8.查看已经下载的镜像(从这里可以查看已有镜像的id)
docker images
---------------------------------------------------------------------------------------
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
hello-world latest bf756fb1ae65 4 months ago 13.3kB
----------------------------------------------------------------------------------------
卸载docker
#1. 卸载依赖
yum remove docker-ce docker-ce-cli containerd.io
#2. 删除资源
rm -rf /var/lib/docker
# /var/lib/docker 是docker的默认工作路径!
五、阿里云镜像加速
5.1 登录阿里云找到容器服务
5.2 找到镜像加速器
5.3 配置使用
#1.创建一个目录
sudo mkdir -p /etc/docker
#2.编写配置文件
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'{ "registry-mirrors":["https://t2wwyxhb.mirror.aliyuncs.com"]}EOF
#3.重启服务
sudo systemctl daemon-reloadsudo systemctl restart docker
5.4 HelloWorld流程
docker run 流程图
5.5 底层原理
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Docker是怎么工作的?
Docker是一个Client-Server结构的系统,Docker的守护进程运行在主机上。通过Socket从客户端访问!
Docker-Server通过守护进程接收到Docker-Client的指令,就会执行这个命令!
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为什么Docker比Vm快
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docker有着比虚拟机更少的抽象层。由于docker不需要Hypervisor实现硬件资源虚拟化,运行在docker容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。因此在CPU、内存利用率上docker将会在效率上有明显优势。
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docker利用的是宿主机的内核,而不需要Guest OS, GuestOS: VM(虚拟机)里的的系统,HostOS:物理机里的系统
因此,当新建一个 容器时,docker不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。仍而避免引导、加载操作系统内核返个比较费时费资源的过程,当新建一个虚拟机时,虚拟机软件需要加载GuestOS,返个新建过程是分钟级别的。而docker由于直接利用宿主机的操作系统,则省略了这个复杂的过程,因此新建一个docker容器只需要几秒钟。
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六、Docker的常用命令
6.1 帮助命令
docker version #显示docker的版本信息。
docker info #显示docker的系统信息,包括镜像和容器的数量
docker 命令 --help #帮助命令
帮助文档的地址:https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/build/
6.2 镜像命令
docker images #查看所有本地主机上的镜像
docker search #搜索镜像
docker pull 镜像名[:tag] #下载镜像
docker rmi -f # 删除镜像 docker image rm -f 强制删除
docker rmi -f $(docker images -aq) # 删除全部的镜像
- docker images查看所有本地的主机上的镜像
docker images
----------------------------------------------------------------------------------------
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
hello-world latest bf756fb1ae65 4 months ago 13.3kB
mysql 5.7 b84d68d0a7db 6 days ago 448MB
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# 解释
#REPOSITORY 镜像的仓库源
#TAG 镜像的标签(版本)
#lastest 表示最新版本
#IMAGE ID 镜像的id
#CREATED 镜像的创建时间
#SIZE 镜像的大小
可选项 Options: -a, --all
Show all images (default hides intermediate images) #列出所有镜像
-q, --quiet
Only show numeric IDs # 只显示镜像的id
docker images -a #列出所有镜像详细信息
docker images -aq #列出所有镜像的id
- docker search 搜索镜像
docker search mysql--filter=STARS=3000 #过滤,搜索出来的镜像收藏STARS数量大于3000的Options
- docker rmi 删除镜像
docker rmi -f 镜像id #删除指定id的镜像
docker rmi -f $(docker images -aq) #删除全部的镜像
docker stop $(docker ps -a -q) #停止所有镜像
6.3 容器命令
说明:我们有了镜像才可以创建容器
- 镜像下载
docker pull centos #docker中下载centos
docker run 镜像id #新建容器并启动
docker ps #列出所有运行的容器
docker container listdocker rm 容器id #删除指定容器
docker start 容器id #启动容器
docker restart 容器id #重启容器
docker stop 容器id #停止当前正在运行的容器
docker kill 容器id #强制停止当前容器
docker container list #h和docker ps相同
- 新建容器并启动
docker run [可选参数] image | docker container run [可选参数] image
参书说明:
name="Name" #容器名字 tomcat01 tomcat02 用来区分容器
-d #后台方式运行
-it #使用交互方式运行,进入容器查看内容
-p #指定容器的端口 -p 8080(宿主机):8080(容器)
docker run -it centos /bin/bash # 测试、启动并进入容器
exit #从容器退回主机exit
- 列出所有运行的容器
docker ps 命令 #列出当前正在运行的容器
-a, --all #列出当前正在运行的容器 + 带出历史运行过的容器
-n=?, --last int #列出最近创建的?个容器 ?为1则只列出最近创建的一个容器,为2则列出2个
-q, --quiet #只列出容器的编号
- 退出容器
exit #容器直接退出
ctrl +P +Q #容器不停止退出 ---注意:这个很有用的操作
- 删除容器
docker rm 容器id #删除指定的容器,不能删除正在运行的容器,如果要强制删除rm -rf
docker rm -f $(docker ps -aq) #删除所有的容器
docker ps -a -q|xargs docker rm #删除所有的容器
- 启动和停止容器的操作
docker start 容器id #启动容器
docker restart 容器id #重启容器
docker stop 容器id #停止当前正在运行的容器
docker kill 容器id #强制停止当前容器
6.4 常用其他命令
- 后台启动命令
docker run -d 镜像名
# 问题docker ps. 发现centos 停止了
# 常见的坑,docker容器使用后台运行,就必须要有要一个前台进程,docker发现没有应用,就会自动停止
# nginx,容器启动后,发现自己没有提供服务,就会立刻停止,就是没有程序了
- 查看日志
docker logs --help
- 查看容器中进程信息ps
命令 docker top 容器id
- 查看镜像的元数据
命令docker inspect 容器id
-
进入当前正在运行的容器
我们通常容器都是使用后台方式运行的,当需要进入容器,修改一些配置
docker exec -it 容器id bash/shell docker attach 容器id docker exec #进入当前容器后开启一个新的终端,可以在里面操作。(常用) docker attach # 进入容器正在执行的终端
-
从容器内拷贝到主机上
docker cp 容器id:容器内路径 主机目的路径
例:docker cp 56a5583b25b4:/hello.java /home
小结:
练习:Docker 安装Nginx
Docker 安装Nginx
#1. 搜索镜像 search 建议大家去docker搜索,可以看到帮助文档
docker search nginx
#2. 拉取下载镜像 pull
docker pull nginx
#3. 查看是否下载成功镜像
docker images
运行测试# -d 后台运行# --name 给容器命名# -p 宿主机端口:容器内部端口
docker run -d --name nginx01 -p 3344:80 nginx
4. 查看正在启动的镜像
docker ps
#5. 进入容器
docker exec -it nginx01 /bin/bash
#6. 退出容器
/etc/nginx
# exit
#7. 停止容器
docker stop aa664b0c8ed9
宿主机端口 和 容器内部端口 以及端口暴露:
七、Portainer 可视化面板安装
- portainer(先用这个)
docker run -d -p 8080:9000
\--restart=always -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock --privileged=true portainer/portainer
什么是portainer?
Docker图形化界面管理工具!提供一个后台面板供我们操作!
测试访问: 外网:8080 :http://123.56.247.59:8080/
进入之后的面板
八、镜像原理之联合文件系统
8.1 镜像是什么
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镜像是一种轻量级、可执行的独立软件保,用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件,他包含运行某个软件所需的所有内容,包括代码、运行时库、环境变量和配置文件。
所有应用,直接打包docker镜像,就可以直接跑起来!
如何得到镜像?
从远程仓库下载
别人拷贝给你
自己制作一个镜像 DockerFile
8.2 Docker镜像加载原理
-
UnionFs (联合文件系统):Union文件系统(UnionFs)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统,他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( unite several directories into a single virtual filesystem)。Union文件系统是 Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承,基于基础镜像(没有父镜像),可以制作各种具体的应用镜像
特性: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。 -
Docker镜像加载原理
docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成,这种层级的文件系统UnionFS。
boots(boot file system)主要包含 bootloader和 Kernel, bootloader主要是引导加 kernel, Linux刚启动时会加bootfs文件系统,在 Docker镜像的最底层是 boots。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的,包含boot加載器和内核。当boot加载完成之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,此时系统也会卸载bootfs。
rootfs(root file system),在 bootfs之上。包含的就是典型 Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。 rootfs就是各种不同的操作系统发行版,比如 Ubuntu, Centos等等。平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G,为什么Docker里才200M?
对于个精简的OS,rootfs可以很小,只需要包合最基本的命令,工具和程序库就可以了,因为底层直接用Host的kernel,自己只需要提供rootfs就可以了。由此可见对于不同的Linux发行版, boots基本是一致的, rootfs会有差別,因此不同的发行版可以公用bootfs.
虚拟机是分钟级别,容器是秒级!
8.3 分层理解
-
分层的镜像
我们可以去下载一个镜像,注意观察下载的日志输出,可以看到是一层层的在下载
思考:为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢?
最大的好处,我觉得莫过于资源共享了!比如有多个镜像都从相同的Base镜像构建而来,那么宿主机只需在磁盘上保留一份base镜像,同时内存中也只需要加载一份base镜像,这样就可以为所有的容器服务了,而且镜像的每一层都可以被共享。
查看镜像分层的方式可以通过docker image inspect 命令
- docker image inspect redis
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理解:
所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层,当进行修改或培加新的内容时,就会在当前镜像层之上,创建新的镜像层。
举一个简单的例子,假如基于 Ubuntu Linux16.04创建一个新的镜像,这就是新镜像的第一层;如果在该镜像中添加 Python包,
就会在基础镜像层之上创建第二个镜像层;如果继续添加一个安全补丁,就会创健第三个镜像层该像当前已经包含3个镜像层,如下图所示(这只是一个用于演示的很简单的例子)。在添加额外的镜像层的同时,镜像始终保持是当前所有镜像的组合,理解这一点.
在添加额外的镜像层的同时,镜像始终保持是当前所有镜像的组合,理解这一点非常重要。下图中举了一个简单的例子,每个镜像层包含3个文件,而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。
上图中的镜像层跟之前图中的略有区別,主要目的是便于展示文件
下图中展示了一个稍微复杂的三层镜像,在外部看来整个镜像只有6个文件,这是因为最上层中的文件7是文件5的一个更新版。
这种情況下,上层镜像层中的文件覆盖了底层镜像层中的文件。这样就使得文件的更新版本作为一个新镜像层添加到镜像当中
Docker通过存储引擎(新版本采用快照机制)的方式来实现镜像层堆栈,并保证多镜像层对外展示为统一的文件系统
Linux上可用的存储引撃有AUFS、 Overlay2、 Device Mapper、Btrfs以及ZFS。顾名思义,每种存储引擎都基于 Linux中对应的
件系统或者块设备技术,井且每种存储引擎都有其独有的性能特点。
Docker在 Windows上仅支持 windowsfilter 一种存储引擎,该引擎基于NTFS文件系统之上实现了分层和CoW [1]。
下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆并合井,对外提供统一的视图。
特点
Docker 镜像都是只读的,当容器启动时,一个新的可写层加载到镜像的顶部!
这一层就是我们通常说的容器层,容器之下的都叫镜像层!
8.4 commit镜像
docker commit 提交容器成为一个新的副本
# 命令和git原理类似docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[版本TAG]
实战测试
# 1、启动一个默认的tomcat
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker run -d -p 8080:8080 tomcat
de57d0ace5716d27d0e3a7341503d07ed4695ffc266aef78e0a855b270c4064e
# 2、发现这个默认的tomcat 是没有webapps应用,官方的镜像默认webapps下面是没有文件的!
#docker exec -it 容器id /bin/bash
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker exec -it de57d0ace571 /bin/bash
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat#
# 3、从webapps.dist拷贝文件进去webapp
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# cd webapps
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat/webapps# ls
ROOT docs examples host-manager manager
# 4、将操作过的容器通过commit**为一个镜像!我们以后就使用我们修改过的镜像即可,而不需要每次都重新拷贝webapps.dist下的文件到webapps了,这就是我们自己的一个修改的镜像。
docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]
docker commit -a="kuangshen" -m="add webapps app" 容器id tomcat02:1.0
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker commit -a="csp提交的" -m="add webapps app" de57d0ace571 tomcat02.1.0
sha256:d5f28a0bb0d0b6522fdcb56f100d11298377b2b7c51b9a9e621379b01cf1487e
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
tomcat02.1.0 latest d5f28a0bb0d0 14 seconds ago 652MB
tomcat latest 1b6b1fe7261e 5 days ago 647MB
nginx latest 9beeba249f3e 5 days ago 127MB
mysql 5.7 b84d68d0a7db 5 days ago 448MB
elasticsearch 7.6.2 f29a1ee41030 8 weeks ago 791MB
portainer/portainer latest 2869fc110bf7 2 months ago 78.6MB
centos latest 470671670cac 4 months ago 237MB
hello-world latest bf756fb1ae65 4 months ago 13.3kB
如果你想要保存当前容器的状态,就可以通过commit来提交,获得一个镜像,就好比我们我们使用虚拟机的快照。