Docker虚拟化容器

一、简介

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言并遵从 Apache2.0 协议开源。

Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。

容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）,更重要的是容器性能开销极低。

Docker的主要目标是“Build，Ship and Run Any App,Anywhere”，也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，使用户的APP（可以是一个WEB应用或数据库应用等等）及其运行环境能够做到“一次封装，到处运行”。

Docker 从 17.03 版本之后分为 CE（Community Edition: 社区版）和 EE（Enterprise Edition: 企业版）

三要素：镜像、仓库、容器

镜像：将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起构成镜像。Docker 镜像（Image）就是一个只读的模板。镜像可以用来创建 Docker 容器，一个镜像可以创建很多容器。
容器
- Docker 利用容器（Container）独立运行的一个或一组应用。容器是用镜像创建的运行实例。
- 它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。
- 可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。
- 容器的定义和镜像几乎一模一样，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的。
仓库
- 仓库（Repository）是集中存放镜像文件的场所。
- 仓库(Repository)和仓库注册服务器（Registry）是有区别的。仓库注册服务器上往往存放着多个仓库，每个仓库中又包含了多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag）。
- 仓库分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。
  - 最大的公开仓库是 Docker Hub(https://hub.docker.com/)，
    
    https://hub-stage.docker.com/
  - 存放了数量庞大的镜像供用户下载。国内的公开仓库包括阿里云、网易云等

Docker结构

服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器

客户端：发送命令或者请求到Docker服务端

Docker架构

二、Docker常用命令

1. 镜像操作

1.1 镜像名

镜名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]。
在没有指定tag时，默认是latest，即最新版本的镜像

如图，代表mysql 8.028版本的镜像

1.2 镜像操作

拉取镜像

例：拉取最新版本的nginx镜像

docker pull nginx

查看镜像

docker images

保存镜像到磁盘

语法格式：

docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]

例：

docker save -o /usr/local/nginx.tar nginx

删除镜像

docker rmi nginx

加载镜像

docker load -i /usr/local/nginx.tar

2. 容器操作

容器保护三个状态：

运行：进程正常运行
暂停：进程暂停，CPU不再运行，并不释放内存
停止：进程终止，回收进程占用的内存、CPU等资源

其中：

docker run：创建并运行一个容器，处于运行状态
docker pause：让一个运行的容器暂停
docker unpause：让一个容器从暂停状态恢复运行
docker stop：停止一个运行的容器
docker start：让一个停止的容器再次运行
docker rm：删除一个容器

例：创建nginx容器

docker run --name mynginx -p 80:80 -d nginx

命令解读：

docker run ：创建并运行一个容器
--name : 给容器起一个名字，比如叫做mynginx
-p ：将宿主机端口与容器端口映射，冒号左侧是宿主机端口，右侧是容器端口
-d：容器启动后在后台运行
nginx：镜像名称

查看启动的容器

docker ps # 查看所有运行的容器
docker ps -a # 查看所有容器包含关闭的

查看日志

docker logs -f mynginx

加 -f 参数可以持续查看日志，不加 -f 只能查看打开时的日志。

停止容器

docker stop mynginx

启动容器

docker start mynginx

进入容器内部

docker exec -it mynginx bash

命令解读：

docker exec ：进入容器内部，执行一个命令
-it : 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端，允许我们与容器交互
mynginx ：要进入的容器的名称
bash：进入容器后执行的命令，bash是一个linux终端交互命令

3. 数据卷

数据卷（volume）是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。

作用：将容器与数据分离，解耦合，方便操作容器内数据，保证数据安全

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。

3.1 操作命令

基本语法

docker volume [COMMAND]

docker volume命令是数据卷操作，根据命令后跟随的command来确定下一步的操作：

create 创建一个volume
inspect 显示一个或多个volume的信息
ls 列出所有的volume
prune 删除未使用的volume
rm 删除一个或多个指定的volume

例：创建数据卷html

docker volume create html

查看数据卷的详细信息

docker volume inspect html

可以看出数据卷挂载在宿主机的哪个目录

挂载数据卷

创建容器时，可以通过 -v 将数据卷挂载到容器内的目录

docker run的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中：

-v volume名称:容器内目录
-v 宿主机文件:容器内文
-v 宿主机目录:容器内目录

docker run --name mynginx -v html:/root/html p 80:80 -d nginx

-v html:/root/html 代表将 html 数据卷挂载到容器内的 /root/html 中

挂载后通过修改本机目录中的文件实现修改容器内相应目录的文件

容器不仅仅可以挂载数据卷，也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下：

- 带数据卷模式：宿主机目录 --> 数据卷 ---> 容器内目录
- 直接挂载模式：宿主机目录 ---> 容器内目录（不建议，可能会出现错误）

三、DockerFile 自定义镜像

1. DockerFile介绍

Dockerfile是一个文本格式的配置文件，可以使用Dockerfile快速创建自定义的镜像。

2. 自定义镜像

第一步：编写DockerFile

#基础镜像
FROM centos
#维护者
MAINTAINER author
#启动容器运行命令
CMD echo "hello Dockerfile"

第二步：构建镜像

docker build -t 镜像名:版本 .

注意末尾有个 " . " 代表在当前目录寻找DockerFile

3. DockerFile的指令

3.1 FROM

指定基础镜像，且必须是第一个命令。

格式：

FROM <image>　　
FROM <image>:<tag>

3.2 MAINTAINER

表示作者信息

格式：

MAINTAINER <name>

3.3 WORKER

工作目录，相当于Linux命令中的 " cd "

例：

WORKDIR /usr/workdir

注意

通过WORKDIR设置工作目录后，Dockerfile中其后的命令RUN、CMD、ENTRYPOINT、ADD、COPY等命令都会在该目录下执行。

在使用docker run运行容器时，可以通过-w参数覆盖构建时所设置的工作目录。

3.4 RUN

构建镜像时，执行的指令

格式：

# 1. shell执行
 RUN <command>
# 2. exec执行
 RUN ["executable", "param1", "param2"]

注意：

RUN指令创建的中间镜像会被缓存，并会在下次构建中使用。

如果不想使用这些缓存镜像，可以在构建时指定--no-cache参数，如：docker build --no-cache

3.5 ADD

将本地文件添加到容器中，tar类型文件会自动解压(网络压缩资源不会被解压)，可以访问网络资源，类似wget。

宿主机不支持绝对路径，只能用相对路径，容器支持绝对路径

格式：

ADD <src>... <dest>

例：添加所有以"hom"开头的文件

ADD hom* /mydir/

例：? 替代一个单字符,例如："home.txt"

ADD hom?.txt /mydir/

3.6 COPY

功能类似ADD，但是是不会自动解压文件，也不能访问网络资源。

格式：

COPY <源路径> <目标路径>

3.7 CMD

构建容器后调用，也就是在容器启动时才进行调用。

指定这个容器启动的时候要运行的命令只有最后一个会生效，可被替换。

格式：

1. shell格式：CMD <命令>
2. exec格式： CMD ["可执行文件", "参数1", "参数2", …]

注意

CMD不同于RUN，CMD用于指定在容器启动时所要执行的命令，而RUN用于指定镜像构建时所要执行的命令。

3.8 ENTRYPOINT

配置容器，使其可执行化。配合CMD可省去"application"，只使用参数。指定容器启动的要运行的命令，可以追加命令

格式：

1.ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]
2.ENTRYPOINT command param1 param2 (shell内部令)

注意：

ENTRYPOINT与CMD非常类似，不同的是通过docker run执行的命令不会覆盖ENTRYPOINT，而docker run命令中指定的任何参数，都会被当做参数再次传递给ENTRYPOINT。Dockerfile 中只允许有一个ENTRYPOINT命令，多指定时会覆盖前面的设置，而只执行最后的ENTRYPOINT指令。

3.9 ENV

设置环境变量

格式：

ENV <key>=<value>

3.10 EXPOSE

指定暴露的端口号，用于与外界交互

格式：

EXPOSE 80

3.11 VOLUME

用于指定哪些目录挂载为卷

格式：

VOLUME ["/path/to/dir"]

注意

Dockerfile 中使用 VOLUME 指令只是一种提示，实际的挂载工作是在运行容器时通过命令行参数或者 Docker Compose 文件来完成的。

3.12 USER

USER 指令用于将会用以什么样的用户去运行

格式：

USER user
USER user:group

注意

使用USER指定用户后，Dockerfile中其后的命令RUN、CMD、 ENTRYPOINT都将使用该用户。镜像构建完成后，通过 docker run 运行容器时，可以通过-u参数来覆盖所指定的用户。

3.13 ONBUILD

帮助别人定制而准备的

格式：

ONBUILD [INSTRUCTION]

四、Docker 网络管理

1. Docker0 网络

安装Docker后，会为Docker分配一个docker0网卡，每启动一个容器，Docker就会为容器分配一个ip。

1.1 evth-path 技术

evth-pair 就是一对的虚拟设备接口，它们都是成对出现，一段彼此连接。正是因为这个特性，evth-parit桥梁。连接各种各样网络设备。

上图的例子中：Tomcat01容器以146为key，147为value，而Docker0以147为key，146为value，形成桥接

总结：

Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。 docker0 docker中所有网络接口都是虚拟的。虚拟转发效率高。只要容器删除，对应的网桥就没有了。

2. 容器互联

容器之间可以根据容器名互联（自定义网络）

语法格式：

--link <name or id>:alias

参数：

name和id是源容器的name和id，alias是源容器在link下的别名。

例：

docker run --name t2 -d -p 8082:8080 --link t1 mytomcat:v1

3. 四种网络模式

3.1 host模式

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Network Namespace，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。

3.2 container模式

这个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，而不是和宿主机共享。

3.3 none模式

这种网络模式下容器只有io回环网络，没有其他网卡。

none模式可以在容器创建时通过--network=none来指定。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。

3.4 bridge模式

通过 Docker Daemon 创建一个虚拟的网桥，容器连接到这个网桥。这样的容器可以相互通信，也可以与主机通信。

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

4. 自定义网络

4.1 基础命令

docker network --help

docker network connect 将容器连接到网络
docker network create 创建一个网络
docker network disconnect 断开容器的网络
docker network inspect 显示一个或多个网络的详细信息
docker network ls 列出网络
docker network prune 删除所有未使用的网络
docker network rm 删除一个或多个网络

4.2 创建局域网

语法：

docker network create --driver bridge --subnet 192.168.0.0/16 --gateway 192.168.0.1 mynet

注意：

bridge 网络模式桥连接
--subnet=192.168.200.0/24命令指定该网络模式网段范围，其中24代表该网段前24位相同，后8位不同，即该网段范围为：192.168.200.1~192.168.200.254，若该命令改为--subnet=192.168.200.0/16，即该网段范围为： 192.168.0.1-192.168.255.254，这个范围就变的很大了。
--gateway 路由
mynet 自定义网络名字

4.3 容器连接新网络

语法

docker network connect 网络名 容器名

4.4 查看容器网络情况

语法

docker network inspect 网络名

4.5 指定网络模式

docker run创建Docker容器时，可以用 --net 选项指定容器的网络模式

语法

host模式：使用 --net=host 指定。
none模式：使用 --net=none 指定。
bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置。
container模式：使用 --net=container:NAME_or_ID 指定

4.6 启动容器时加入网络

docker run 创建Docker 容器时，可以用--network加入指定网络。

例

docker run  --name t3 -p 8083:8080 -d --network mynet mytomcat:v1

五、Docker-compose

1. 介绍

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用的工具。

它使用 YAML 文件来配置应用程序的服务、网络和卷，可以通过一个命令 (docker-compose up) 启动整个应用栈。Docker Compose 的主要目的是简化容器化应用的部署和管理。

2. docker-compose.yml结构

docker-compose.yml文件分为三个主要部分：services、networks、volumes

services主要用来定义各个容器。
networks定义需要使用到的network.
volumes定义services使用到的volume.

服务（service）定义包含应用于为该服务启动的每个容器的配置，就像传递命令行参数给docker container create一样。

同样，网络和卷的定义类似于给 docker network create 和 docker volume create传递参数。

正如 docker container create 在 Dockerfile 指定选项，如 CMD、 EXPOSE、VOLUME、ENV，在默认情况下，不需要在docker-compose.yml中再次指定它们。

示例文件：

version: '3'  # Compose 文件的版本

services:    # 定义各个服务
  web:       # 服务名称
    image: nginx:latest  # 使用的镜像
    ports:
      - "8080:80"  # 端口映射
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html  # 卷映射
    networks:
      - my_network  # 定义使用的网络

  database:
    image: mysql:5.7
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: example_password
    volumes:
      - db_data:/var/lib/mysql
    networks:
      - my_network

networks:  # 定义网络
  my_network:
    driver: bridge

volumes:  # 定义卷
  db_data:

上述 docker-compose.yml 文件的主要结构和组成部分如下：

版本 (version): 指定 Docker Compose 文件的版本。不同版本支持不同的特性和语法。在上面的例子中，使用的是版本 3。
服务 (services): 定义了各个服务，每个服务包含了它的配置信息。在上面的例子中，有两个服务，分别是 web 和 database。
- 镜像 (image): 指定服务使用的 Docker 镜像。
- 端口映射 (ports): 定义容器端口与主机端口之间的映射关系。
- 卷映射 (volumes): 定义容器内部路径与主机路径之间的映射关系。
- 环境变量 (environment): 设置容器的环境变量。
- 网络 (networks): 指定服务连接到哪个网络。
网络 (networks): 定义了使用的网络，包括网络名称和驱动类型。
卷 (volumes): 定义了使用的卷，例如数据库数据卷。

posted @ 2023-12-27 21:58 ygdgg 阅读(62) 评论(0) 编辑收藏举报

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