Docker学习笔记

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Docker学习前言

本系列主要为自己学习Docker做一点记录，很多内容是对网络上很多长文的概括，也许有内容说法经过简述并不严谨，只是为方便自己的理解或使用，若有不一样的见解，欢迎提出。

本系列旨在以最少的内容入门Docker。

Docker常见术语

具体含义会在后面解释

  • 镜像（Image）
  • 容器（Container）
  • 仓库（Repository）
  • 数据卷（Volume）
  • 虚悬镜像(dangling image)

Docker概述

为什么用Docker

我们经常遇到因为环境不一样而导致程序运行出错，而Docker的出现解决了这个问题。

Docker是一种虚拟化方式，Docker有很多优势：

  • 高效的系统资源利用率
  • 启动快
  • 统一的运行环境
  • 持续的交付和部署
  • 轻松便捷的迁移
  • 简便的维护和扩展

Docker的基本概念

可以说，Docker主要由三个部分组成。

  • 镜像（Image）
  • 容器（Container）
  • 仓库（Repository）

Docker镜像

Docker镜像是一个特殊的文件系统，其包含了容器运行所需的程序、库、资源等，也包含了运行时准备的一些配置参数。镜像不包含任何动态数据，也就是其内容构建之后也不会被改变。

Docker镜像是分层存储的，构建时是一层一层的，这种特性也使它的复用、定制变得容易。

Docker容器

镜像（Image）和容器（Container）的关系，类似于面向对象程序设计中的类和对象的关系。容器是镜像运行时的实体，容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

容器的实质是进程，但这个容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里。

容器和镜像一样，分层存储。每一个容器运行时是以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层，这个为容器运行时读写而准备的存储层称为容器存储层。（有点类似于电脑的内存）

容器不应该向其存储层内写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作，都应该使用数据卷（Volume）、或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。

数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此，使用数据卷后，容器删除或者重新运行之后，数据却不会丢失。

Docker仓库

对于用过GitHub仓库就很好理解，镜像和仓库的关系就类似于用 git管理的项目与GitHub仓库之间的关系。

每个仓库可以包含多个标签，每个标签对应一个镜像，我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。

Docker安装

Docker官方为了简化安装流程，提供了一套简便的安装脚本：

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

测试是否安装完成。

docker -v

image-20220527212709736

Docker镜像

拉取镜像

docker pull [选项] <镜像>

其中<镜像>的完整格式是

[<域名/IP>[:端口号]/]<用户名>/<软件名>[:标签]

前面这一段 IP 加端口 是Docker镜像仓库地址，不写默认为Docker Hub。

中间<用户名>/<软件名>这一段为仓库名，类似于GitHub某用户下的某个项目，用户名不写则默认为官方镜像library。

后面一段标签指定拉取的版本，不写默认为latest

如：

docker pull ubuntu

等价于

docker pull library/ubuntu:latest

查看镜像

docker images
# 或者
docker image ls

若存在仓库名和标签均为<none>的，这类镜像称为虚悬镜像(dangling image)

一般来讲，这类镜像已经失去价值，我们可以以下指令列出该类镜像或删除：

docker image ls -f dangling=true #列出虚悬镜像

docker image prune #删除虚悬镜像

查看所有镜像（包括中间层镜像）：

docker image ls -a

删除本地镜像

命令格式：

docker image rm [选项] <镜像>

其中<镜像>可以是镜像短ID、镜像长ID、镜像名、镜像摘要

Docker容器

查看已有容器

列出运行中的容器

docker ps

列出所有容器

docker ps -a

启动

新建并启动

我们可以用一下命令新建并启动容器

docker run [选项] <镜像名>

#例如：
docker run -it ubuntu /bin/bash

-i 是以交互模式操作，-t终端，二者可以合起来用-it，若要退出输入exit即可。

当利用 docker run 来创建容器时，Docker 在后台运行的标准操作包括：

  • 检查本地是否存在指定的镜像，不存在就从公有仓库下载

  • 利用镜像创建并启动一个容器

  • 分配一个文件系统，并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层

  • 从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去

  • 从地址池配置一个 ip 地址给容器

  • 执行用户指定的应用程序

  • 执行完毕后容器被终止

启动已终止的容器

docker start <容器>

其中，<容器>可以是容器名、容器长ID、容器短ID

后台运行

docker run -d <镜像名>

-d后台运行

（注意：即使没有-d，容器也是会长久运行的，区别只在于是否会将容器内的输出信息显示在当前终端内）

获取容器内输出信息

docker logs <容器>

终止

docker stop <容器>

进入容器

docker attach <容器名>

注意：在这个命令进入容器内，在stdin中exit会使容器停止。

docker exec -it 容器名 bash

注意：在docker exec下进入容器，在stdin中exit不会导致容器停止。

迁移

导出容器

docker export <容器> > <文件名>.tar

导入

docker import <文件名>.tar [用户名/]<软件名>[:标签]

我们也可以使用docker load来导入镜像存储文件到本地镜像库，也可以使用docker import来导入一个容器快照到本地镜像库。二者的区别仅在于容器快照会丢掉所有历史记录和元数据信息（标签等信息），可以在导入时重新定义，如上面的指令一样。而镜像存储文件会保存完整记录，所以体积也要大。

删除容器

删除一个处于终止状态的容器：

docker rm <容器>

Docker数据卷

数据卷特性

数据卷（volume）是一个可供一个或多个容器使用的特殊目录，有以下特性：

  • 数据卷 可以在容器之间共享和重用

  • 对 数据卷 的修改会立马生效

  • 对 数据卷 的更新，不会影响镜像

  • 数据卷 默认会一直存在，即使容器被删除

数据卷

创建一个数据卷

docker volume create <数据卷名>

查看数据卷

查看所有数据卷：

docker volume ls

查看指定数据卷信息：

docker volume inspect <数据卷名>

启动一个挂载数据卷的容器

我们可以在docker run的时候使用--mount或者-v挂载数据卷到容器，这里推荐使用--mount。

使用 -v 参数时如果本地目录不存在 Docker 会自动为你创建一个文件夹，而使用 --mount 参数时如果本地目录不存在，Docker 会报错。

docker run -d -P \
    --name web \
    # -v /src/webapp:/usr/share/nginx/html \
    --mount type=bind,source=/src/webapp,target=/usr/share/nginx/html \
    nginx:alpine

注意：目录需要用绝对地址。

在主机中可以用以下命令查看容器信息:

docker inspect <容器>

数据卷信息在列出的“Mounts”关键字下面。

删除数据卷

docker volume rm <数据卷名>

数据卷生命周期独立于容器。

若在删除容器时想同时移除数据卷：

docker rm -v <容器>

想清理无主的数据卷：

docker volume prune

Docker网络

外部访问容器

在容器运行网络应用时，我们希望能够访问这些应用，可以在docker run时加上-P或-p参数来指定端口映射。

使用-P时，Docker会随机一个49000 ~ 49900的端口到内部容器开放的端口（不推荐使用）。

-p则是指定端口映射，主机的一个指定端口只可以绑定一个容器。

端口映射

-p端口映射有三种格式：

ip:hostport:containerport #指定ip、指定宿主机port、指定容器port
ip::containerport #指定ip、未指定宿主机port（随机）、指定容器port
hostport:containerport #未指定ip、指定宿主机port、指定容器port

docker run -d -p 8080:80 <镜像>

默认本地的所有地址的8080端口映射到容器的80端口

docker run -d -p 127.0.0.1::80 <镜像>

本地的127.0.0.1地址的随机一个端口映射到容器的80端口

docker run -d -p 127.0.0.1:8080:80 <镜像>

本地的127.0.0.1地址8080端口映射到容器的80端口

注意：端口协议默认为tcp，可以在映射格式后加/udp改为udp协议

查看容器端口映射配置

docker port <容器>

容器互联

新建网络

docker network create -d bridge <网络名>

-d参数指定Docker网络类型，有bridge、overlay。

连接容器

运行两个容器并连接到你创建的网络：

docker run -it --name ubuntu1 --network <网络名> ubuntu bash

docker run -it --name ubuntu2 --network <网络名> ubuntu bash

试着在一个容器里ping一下另外一个容器，查看是否能成功连接。

如果有多个容器之间需要互相连接，推荐使用Docker Compose，之后会讲到。

Docker三剑客

Docker三剑客Docker Compose、Docker Machine、Docker Swarm分别是Docker官方开源的三个项目。有着不同的功能：

  1. Docker Compose负责实现对 Docker 容器集群的快速编排。
  2. Docker Machine负责在多种平台上快速安装 Docker 环境。
  3. Docker Swarm提供 Docker 容器集群服务，是 Docker 官方对容器云生态进行支持的核心方案。

这里主要讲一下Docker Compose，其余如果有兴趣可以自行去了解。

Docker Compose

Compose简介

Docker Compose很好的帮助我们完成需要多个容器相互配合来完成某个任务的需求。

我们需要知道Compose 中有两个重要的概念：

  • 服务 (service)：一个应用的容器，实际上可以包括若干运行相同镜像的容器实例。

  • 项目 (project)：由一组关联的应用容器组成的一个完整业务单元，在 docker-compose.yml 文件中定义。

Compose 的默认管理对象是项目，通过子命令对项目中的一组容器进行便捷地生命周期管理。

Compose 项目由 Python 编写，实现上调用了 Docker 服务提供的 API 来对容器进行管理。因此，只要所操作的平台支持 Docker API，就可以在其上利用 Compose 来进行编排管理。

Compose安装

安装十分简单，直接apt安装就行

sudo apt install docker-compose

也可以在 官方 GitHub Release 处直接下载编译好的二进制文件即可。

#linux-x86_64
sudo curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/2.6.0/docker-compose-linux-x86_64 > /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

#linux-armv7
sudo curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/2.6.0/docker-compose-linux-armv7 > /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

Compose 模板文件

Docker Compose是通过定义docker-compose.yml文件来定义组成应用的服务的，以便它们可以在隔离的环境中一起运行。

一个docker-compose.yml形如：

version: "3.9"  # optional since v1.27.0
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "8000:5000"
    volumes:
      - .:/code
      - logvolume01:/var/log
    links:
      - redis
  redis:
    image: redis
volumes:
  logvolume01: {}

运行compose项目

docker-compose up