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郑育

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计算机系统   

Docker 入门与实践

docker 背景

一种开源的容器化平台，用于在不同的环境中构建、部署和运行应用程序。它已经成为现代软件开发和部署的核心工具之一，因为它提供了许多超级有用的功能。具有很多的优势：

  • 容器化技术： Docker 使用容器化技术，将应用程序及其依赖项、库和环境封装在一个独立的、可移植的单元中，称为容器。这使得应用程序可以在任何支持 Docker 的环境中以一致的方式运行，无论是开发、测试还是生产环境。

  • 环境隔离： Docker 容器提供了强大的环境隔离，确保应用程序在容器内部运行时不会干扰主机系统或其他容器。这有助于解决“在我机器上可运行”的问题，使得应用程序在不同环境中一致运行。

  • 轻量级和快速启动： Docker 容器相对于传统虚拟机更轻量级，因为它们共享主机操作系统的内核。这使得容器的启动和停止速度非常快，适用于敏捷开发和持续集成/持续交付 (CI/CD) 流程。

  • 版本控制和可重复性： Docker 使用镜像来定义应用程序的环境和配置。这些镜像可以通过代码进行版本控制，确保开发、测试和生产环境之间的一致性。这也使得应用程序的部署和升级变得更加可控和可重复。

  • 扩展性： Docker 容器可以根据需要进行水平扩展，以满足不同负载的需求。您可以轻松地在多台主机上部署容器，并使用容器编排工具（如 Kubernetes）来自动化管理容器的部署和扩展。

  • 生态系统和社区支持： Docker 生态系统丰富多样，拥有大量的镜像仓库和工具，可以加速开发和部署过程。Docker 社区庞大活跃，提供了丰富的文档、教程和支持。

总之，Docker 提供了一种高效、可靠、可移植的方式来构建、交付和运行应用程序，使开发团队能够更快速地创新，降低了部署成本并提高了开发、测试和生产环境的一致性。

Docker 架构

Docker 包括三个基本概念:

  • 镜像（Image）： 镜像是 Docker 容器的构建块。它是一个轻量级、独立的、可执行的软件包，其中包含了运行应用程序所需的一切。镜像可以被打包、分发和重复使用，使得应用程序的部署和升级变得更加可控和可重复。Docker 镜像是只读的，任何对镜像的更改都会生成新的镜像。就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu16.04 最小系统的 root 文件系统。

  • 容器（Container）： 容器是 Docker 镜像的一个运行实例。它提供了一个隔离的、可执行的运行环境。容器可以启动、停止、暂停和删除，具有轻量级和快速启动的特性。

  • 仓库（Repository）： 仓库是用于存储和管理 Docker 镜像的地方。DockerHub 是一个公共的 Docker 仓库，开发者可以在其中分享和获取镜像。

另外还有：

  • 主机(Docker Host)：是指运行 Docker 引擎（Docker Engine）的物理或虚拟计算机系统。Docker 引擎是负责管理容器的核心组件，它负责创建、运行和管理容器，以及提供与容器交互的接口。

  • 客户端(Client)：与 Docker 引擎交互的工具或命令行界面。它允许用户通过命令行或 API 向 Docker 引擎发送请求，以创建、管理和操作 Docker 容器和镜像。

Docker 安装

在 Docker 的官方网站提供了所有平台的安装方法：Link。但注意适配的版本。

对于 Ubuntu 系统， Docker 提供了非常高效的安装脚本，它不太适用于生产环境，但是非常适合初次接触的学习者：

curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
sudo sh get-docker.sh

卸载 docker 的安装包与所有文件：

sudo apt-get purge docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin docker-ce-rootless-extras
sudo rm -rf /var/lib/docker
sudo rm -rf /var/lib/containerd

Hello World

当以上的安装进程跑完后，就可以测试是否成功安装并运行 Dockers 了

打开终端并输入：

docker run hello-world
  • docker ：Docker 的二进制执行文件。
  • run: 运行一个容器。
  • hello-world：指定要运行的镜像，Docker 首先从本地主机上查找镜像是否存在，如果不存在，Docker 就会从镜像仓库 Docker Hub 拉取公共镜像。

成功后将会返回相关信息：

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

Ubuntu 容器演示

当使用run运行容器时，使用的镜像如果在本地不存在，docker 就会自动从 docker 镜像仓库中拉取，默认是从 DockerHub 公共镜像源下载。

例如，我们想要运行一个 Ubuntu 20.04 的系统：

docker run -t -i ubuntu:20.04 /bin/bash   #  -t -i 表示在容器中打开一个终端，并交互操作

如果本地不存在，则会自动拉取，如下：

Unable to find image 'ubuntu:20.04' locally
20.04: Pulling from library/ubuntu
edaedc954fb5: Pull complete 
Digest: sha256:33a5cc25d22c45900796a1aca487ad7a7cb09f09ea00b779e3b2026b4fc2faba
Status: Downloaded newer image for ubuntu:20.04

之后便可以开始与容器中的终端交互了：

root@58f69b95947c:/#

其中58f69b95947c是容器的 ID，可以通过运行 exit 命令或者使用 CTRL+D 来退出容器。

Docker 镜像

docker images

可以使用 docker images 来列出本地主机上的镜像

docker@ubuntu:~$ docker images
REPOSITORY    TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
ubuntu        20.04     6df894023726   9 days ago     72.8MB
hello-world   latest    9c7a54a9a43c   3 months ago   13.3kB
  • REPOSITORY：表示镜像的仓库源
  • TAG：镜像的标签
  • IMAGE ID：镜像ID
  • CREATED：镜像创建时间
  • SIZE：镜像大小

同一仓库源可以有多个 TAG，代表这个仓库源的不同个版本，使用 REPOSITORY:TAG 来定义不同的镜像。

docker pull

如果想预先下载这个镜像，可以使用 docker pull 命令来下载它。

docker@ubuntu:~$ docker pull nginx
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/nginx
648e0aadf75a: Pull complete 
…………
4cadff8bc2aa: Pull complete 
Digest: sha256:67f9a4f10d147a6e04629340e6493c9703300ca23a2f7f3aa56fe615d75d31ca
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
docker.io/library/nginx:latest

可以发现，如果我们不指定版本，会自动拉取最新的版本。

如果我们不确定是否存在某个镜像或者，拉取过程出现报错，则可以检查一下。

docker@ubuntu:~$ docker search httpd
NAME                                 DESCRIPTION                                     STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
httpd                                The Apache HTTP Server Project                  4498      [OK]       
clearlinux/httpd                     httpd HyperText Transfer Protocol (HTTP) ser…   5                    
dockette/apache                      Apache / HTTPD                                  1                    [OK]
centos/httpd-24-centos7              Platform for running Apache httpd 2.4 or bui…   45                   
manageiq/httpd                       Container with httpd, built on CentOS for Ma…   1                    [OK]
centos/httpd-24-centos8                                                              1                    
manasip/httpd                                                                        0
  • NAME: 镜像仓库源的名称
  • DESCRIPTION: 镜像的描述
  • OFFICIAL: 是否 docker 官方发布
  • stars: 类似 Github 里面的 star，表示点赞、喜欢的意思。
  • AUTOMATED: 自动构建。

docker rmi

镜像删除使用 docker rmi 命令，比如我们删除 nginx 镜像：

docker@ubuntu:~$ docker rmi nginx
Untagged: nginx:latest
Untagged: nginx@sha256:67f9a4f10d147a6e04629340e6493c9703300ca23a2f7f3aa56fe615d75d31ca
Deleted: sha256:89da1fb6dcb964dd35c3f41b7b93ffc35eaf20bc61f2e1335fea710a18424287
…………
Deleted: sha256:c6e34807c2d51444c41c15f4fda65847faa2f43c9b4b976a2f6f476eca7429ce

创建镜像

从 docker 镜像仓库中下载的镜像不能满足需求，可以通过两种方式对镜像进行更改：

1、从已经创建的容器中更新镜像，并且提交这个镜像
2、使用 Dockerfile 指令来创建镜像

docker commit 更新镜像

例如我们在 Ubuntu 环境下进行了操作，然后想打包发给别人用

1、首先创建一个全新的 Ubuntu环境：

docker@ubuntu:~/Desktop$ docker run -it ubuntu:20.04 /bin/bash
root@3bcb7ecde6e7:/#

2、在完成所有的操作后，使用 docker commit 命令来打包容器为镜像。

docker@ubuntu:~/Desktop$ docker commit 3bcb7ecde6e7 zy/ubuntu:V2
sha256:0daeb125eaf0b314995fc96aa2aa507f613da44a01d157488360bc973f10cb54

-m: 提交的描述信息
-a: 指定镜像作者
3bcb7ecde6e7：容器 ID
zy/ubuntu:V2: 指定要创建的目标镜像名

3、再次查看 docker images 就可以发现自己更新后的镜像了

docker@ubuntu:~/Desktop$ docker images
REPOSITORY    TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
zy/ubuntu     V2        0daeb125eaf0   9 seconds ago   72.8MB
ubuntu        20.04     6df894023726   11 days ago     72.8MB
hello-world   latest    9c7a54a9a43c   3 months ago    13.3kB
Dockerfile 与 docker build 创建镜像

Dockerfile 是一个文本文件，用于定义如何构建一个 Docker 镜像。通过 Dockerfile，可以描述应该在镜像中包含哪些文件、依赖项、环境变量和配置。使用 Dockerfile，可以自动化地创建和配置 Docker 镜像，以便在容器中运行应用程序。

例如，我们想要创建一个基本的 Nginx Web 服务器镜像：

# 使用官方 Nginx 镜像作为基础镜像
FROM nginx:latest

# 将本地的 "index.html" 文件复制到容器中的 "/usr/share/nginx/html" 目录
COPY index.html /usr/share/nginx/html/

# 暴露容器的 80 端口，允许外部访问 Web 服务器
EXPOSE 80

# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
  • FROM nginx:latest：指定基础镜像的指令。使用了官方的 Nginx 镜像作为基础，构建镜像。
  • COPY index.html /usr/share/nginx/html/：这个指令复制当前目录下的 index.html 文件到镜像中的 /usr/share/nginx/html/ 目录。
  • EXPOSE 80：声明容器将会监听的端口。在这个例子中，我们暴露了容器的 80 端口。
  • CMD [“nginx”, “-g”, “daemon off;”]：这个指令设置容器启动时要执行的命令。在这个例子中，我们启动 Nginx 服务并设置其在前台运行。

在同一目录下创建一个名为 index.html的文件，例如 vim index.html，并简单的填写：

Hello World！！

填写好 Dockerfile 文件后。并开始使用 docker build 构建镜像，其中. 表示当前目录，my-nginx 是给镜像取的名字。：

docker build -t my-nginx .

完成构建过程后，运行一个容器，这里是将8080端口与容器的80端口连接：

docker run -p 8080:80 my-nginx

这将在端口 8080 上启动一个容器，通过浏览器访问 http://localhost:8080 就可以看到您复制到镜像中的 index.html 页面了。

Docker 容器基础

docker run

Docker 命令的一个核心部分，用于在容器中运行一个新的进程。以下是一些常用用法和选项：

  • -it 可以在交互模式下运行容器，可以与容器的命令交互。例如，运行一个 Ubuntu 容器：
docker run -it ubuntu
  • –name 为容器指定一个自定义的名称，方便管理：
docker run --name my-container ubuntu
  • -p 将容器的端口映射到主机上，方便从外部访问容器中运行的服务：
docker run -p 8080:80 nginx
  • -d 将容器置于后台运行：
docker run -d nginx
  • -e 设置容器中的环境变量。例如：
docker run -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=pass123 mysql
  • -w 指定容器内的工作目录。例如：
docker run -w /app my-app-image
  • -v 可以挂载主机上的目录或文件到容器内。例如：
docker run -v /host/path:/container/path my-image
  • –cpu & --memory 限制容器的 CPU 和内存使用。例如：
docker run --cpu 1 --memory 512m my-image

docker ps

用于列出的容器列表：

通常较为常用的是 docker ps 列出当前的正在运行的容器列表，其中包括了容器的各种信息：

docker@ubuntu:~/Desktop$ docker ps 
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                                   NAMES
f2665dd483af   my-nginx   "/docker-entrypoint.…"   11 seconds ago   Up 10 seconds   0.0.0.0:8080->80/tcp, :::8080->80/tcp   focused_dewdney

还可以 docker ps -a 列出所有的容器：

docker@ubuntu:~/Desktop$ docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND                  CREATED          STATUS                      PORTS                                   NAMES
f2665dd483af   my-nginx       "/docker-entrypoint.…"   8 seconds ago    Up 7 seconds                0.0.0.0:8080->80/tcp, :::8080->80/tcp   focused_dewdney
7c09e84d69a6   my-nginx       "/docker-entrypoint.…"   21 minutes ago   Exited (0) 16 minutes ago                                           serene_brahmagupta
7d24d58d8b15   ubuntu:20.04   "/bin/bash"              6 hours ago      Exited (0) 20 minutes ago                                           boring_jones
3bcb7ecde6e7   ubuntu:20.04   "/bin/bash"              6 hours ago      Exited (0) 6 hours ago                                              sad_franklin
f8261073fdf9   ubuntu:20.04   "/bin/bash"              6 hours ago      Exited (100) 6 hours ago                                            blissful_noyce

docker start\stop\restart\rm

当创建一个容器后，就会一直存在，我们可以对其进行开启、停止、重启、删除的操作。

  • 使用 docker start <容器 ID> 启动一个已停止的容器：
docker start f2665dd483af
  • 使用 docker stop <容器 ID> 停止容器：
docker stop f2665dd483af
  • 使用 docker restart <容器 ID> 重启容器：
docker restart f2665dd483af
  • 使用 docker rm -f <容器 ID> 强制删除容器：
docker rm -f f2665dd483af

docker attach/exec

在使用 -d 参数时，容器启动后会进入后台。此时想要进入容器，docker attach指令进入：

docker attach f2665dd483af

当结束操作退出时，使用 exit 指令，会导致容器的停止。

docker exec 指令则不会出现该问题：

docker exec -it f2665dd483af /bin/bash

docker export/import

如果我们想对某个容器进行快照保存，或者转移到其他设备运行，则我们可以通过 docker export来导出容器：

docker export 7d24d58d8b15 > ubuntu.tar

可以使用 docker import 从容器快照文件中再导入为镜像，注意，这是镜像：

cat docker/ubuntu.tar | docker import - test/ubuntu:v1

docker logs

当容器在后台运行时，可以通过 docker logs -f 来查看实时运行日志

docker@ubuntu:~/Desktop$ docker logs -f 098900ec0f5a
192.168.222.130 - - [12/Aug/2023:18:31:54 +0000] "GET / HTTP/1.1" 304 0 "-" "Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:109.0) Gecko/20100101 Firefox/116.0" "-"

Docker Compose

一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。它允许您通过一个单一的YAML 文件（称为 docker-compose.yml）来定义多个容器、它们的配置、关系和服务之间的连接，从而实现容器化应用程序的自动化部署和管理。

Compose 使用的三个步骤：

  • 使用 Dockerfile 定义镜像的环境。
  • 使用 docker-compose.yml 定义构成镜像的服务，这样它们可以在隔离环境中一起运行。
  • 最后，执行 docker-compose up 命令来启动并运行整个应用程序。

Compose 安装

下载 Docker Compose 的当前稳定版本：

sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.20.3/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose

将可执行权限应用于二进制文件：

sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

创建软链：

sudo ln -s /usr/local/bin/docker-compose /usr/bin/docker-compose

测试是否安装成功：

$ docker-compose version
Docker Compose version v2.20.3

YAML 文件

以安装 Nextcloud 的为例子，用于启动一个 Nextcloud 应用和一个 MySQL 数据库服务。它的具体文件如下：

version: '2'  # 文件的版本，这里使用的是版本 2。版本号可以根据需要进行调整。

# 该 Compose 文件定义了两个服务：db 和 app。
services:
  db:	# 名为 db 的服务，它使用 MySQL 镜像创建一个数据库容器
    image: mysql  # 指定容器运行的镜像
    restart: always		# 设置容器总是在退出后重新启动
    volumes:
      - ./cloud/db:/var/lib/mysql   # 将主机上的 ./cloud/db 目录映射到容器的 /var/lib/mysql 目录，以保留 MySQL 数据库文件。
    environment:	# 设置 MySQL 容器的环境变量，包括 root 用户密码、数据库名、用户名等。
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=********
      - MYSQL_PASSWORD=******
      - MYSQL_DATABASE=********
      - MYSQL_USER=******** 

  app:	# 名为 app 的服务，用于启动 Nextcloud 应用。
    image: nextcloud 
    ports:
      - 8888:80  # 将Docker的80端口，映射成主机的8888端口
    links:	# 将该服务连接到 db 服务，以便应用可以访问数据库服务。
      - db
    volumes:	# 目录分别映射到容器内的相应路径，以保留 Nextcloud 配置、数据和应用文件。
      - ./cloud/config:/var/www/html/config
      - /home/zy/data/nextcloud:/var/www/html/data  # 这里是映射到外置硬盘，也自行修改
      - ./cloud/apps:/var/www/html/apps
    restart: always

docker 小工具

Portainer

一个开源的 Docker 管理界面，它提供了图形化的界面来管理 Docker 容器、镜像、卷、网络等。以下是在 Docker 中安装 Portainer 的一般步骤：

创建一个 Portainer 数据卷，用于持久性存储 Portainer 的配置和数据。

docker volume create portainer_data

使用以下命令来拉取运行 Portainer 容器。您可以根据需要调整端口号和数据卷的名称。

docker run -d -p 9000:9000 --name=portainer --restart=always -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock -v portainer_data:/data portainer/portainer
0
Linux

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