Docker的数据管理、Dockerfile创建镜像

用户在使用Docker的过程中，往往需要能查看容器内应用产生的数据，或者需要把容器内的数据进行备份，甚至多个容器之间进行数据的共享，这必然涉及容器的数据管理操作。

容器中管理数据主要有两种方式：

• 数据卷（Data Volumes）
• 数据卷容器（Data Volume Dontainers）

一、数据卷（容器与宿主机之间数据共享）

数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于Linux下对目录进行的mount操作。

想要将容器中的数据持久化，可以将宿主机目录挂载到容器中。

一般只建议在创建容器时进行挂载，不建议启动容器后再挂载。因为启动容器后再挂载的话，需要修改配置文件，且不一定能挂载成功。

docker run -v 数据卷              #在容器内创建数据卷
 ​
 docker run -v 宿主机目录:数据卷    #将宿主机目录挂载到容器中
 #注意：宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。
 #挂载后的目录默认可读可写
 
 #如果希望挂载后的目录为只读目录，可以在挂载时加:ro参数
 docker run -v 宿主机目录:数据卷:ro    #将宿主机目录挂载到容器中，只可读

[root@yuji ~]# ls /var/share      #创建数据卷前，该目录不存在
 ls: 无法访问/var/share: 没有那个文件或目录
 ​
 #将宿主机目录/var/share挂载到容器中的/data1。
 #注意：宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。
 #-v选项可以在容器内创建数据卷
 [root@yuji ~]# docker run -v /var/share:/data1 --name web1 -itd centos:7 /bin/bash
 670bf71814364638c4b21a1fb13bcf95c6a2125cd379a5717061d41f9673b0fe
 [root@yuji ~]# ls /var/share -d     #自动创建了该目录
 /var/share
 #进入容器
 [root@yuji ~]# docker exec -it web1 bash 
 [root@670bf7181436 /]# ls            #容器中自动创建了/data1目录
 anaconda-post.log  data1  etc   lib    media  opt   root  sbin  sys  usr
 bin                dev    home  lib64  mnt    proc  run   srv   tmp  var
 [root@670bf7181436 /]# echo "this is web1"> /data1/abc.txt   #向数据卷中写入数据
 [root@670bf7181436 /]# exit    #退出容器
 exit
 #返回宿主机进行查看
 [root@yuji ~]# cd /var/share
 [root@yuji share]# ls
 abc.txt
 [root@yuji share]# cat abc.txt      #可以看到容器中写入的数据，数据同步成功
 this is web1
 ​
 ​
 #在宿主机目录中写入数据，之后进容器中查看
 [root@yuji share]# cp /etc/passwd ./
 [root@yuji share]# ls
 abc.txt  passwd
 [root@yuji share]# docker exec -it web1 bash      #进入容器
 [root@670bf7181436 /]# ls /data1   
 abc.txt  passwd                     #完成了数据同步

二、数据卷容器（容器与容器之间数据共享）

如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用。

#创建数据卷容器web2。创建/data1和/data2两个数据卷。
 docker run --name web2 -v /data1 -v /data2 -itd centos:7
 docker exec -it web2 bash                #进入web2容器
 echo "this is web2" > /data1/aaa.txt     #向数据卷/data1中写入数据
 echo "this is yuji" > /data2/bbb.txt     #向数据卷/data2中写入数据
 ​
 #使用--volumes-from 来挂载web2容器中的数据卷到新的容器web3
 docker run -itd --volumes-from web2 --name web3 centos:7
 docker exec -it web3 bash       #进入web3容器
 cat /data1/aaa.txt              #查看/data1中的数据是否和web2一致
 cat /data2/bbb.txt              #查看/data2中的数据是否和web2一致

三、 容器互联（使用centos镜像）

容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之问建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。

示例1：做容器互联

#创建并运行源容器取名c1
 docker run -itd -P --name c1 centos:7 /bin/bash
 #创建并运行接收容器取名c2，使用--1ink选项指定连接容器c1以实现容器互联。
 docker run -itd -P --name c2 --link c1:C1 centos:7 /bin/bash
 ##--link 容器名:连接的别名
 ​
 #进c2容器，ping c1，通过容器名称或者别名都可以通信
 docker exec -it c2 bash
 ping c1        #ping c1容器名称
 ping C1        #ping c1容器的别名
 PING C1 (172.17.0.5) 56(84) bytes of data.
 64 bytes from C1 (172.17.0.5): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.105 ms
 64 bytes from C1 (172.17.0.5): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.066 ms
 #可以看到c1容器的IP地址为172.17.0.5
 ​
 #进入c1容器，查看c1的IP地址
 docker exec -it c1 bash
 yum install -y net-tools   #下载网络工具
 ifconfig                   #查看IP为172.17.0.5，和c2中显示的一致
 eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
         inet 172.17.0.5  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255

四、Docker镜像的创建

创建镜像有三种方法，分别为【基于已有镜像创建】、【基于本地模板创建】以及【基于Dockerfile创建】

4.1 基于现有镜像创建

（1）首先启动一个镜像，在容器里做修改
 docker run -it centos:7 /bin/bash     #启动容器
 ​
 yum install -y epel-release  #安装epel源
 yum install -y nginx         #安装nginx
 yum install net-tools        #安装tools工具
 nginx                        #启动服务
 netstat -natp |grep 80       #查看端口是否开启
 ​
 docker ps -a   #查看容器ID
 ​
 （2）然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的ID号创建新镜像
 docker commit -m "new nginx" -a "yuji" c7f4bc905c29 nginx:centos
 #常用选项:
 -m 指定说明信息;
 -a 指定作者信息;
 -p 生成过程中停止容器的运行。
 c7f4bc905c29  原容器ID。
 nginx:centos  生成新的镜像名称。
 ​
 docker images    #查看生成的新镜像
 docker run -itd nginx:centos bash          #使用新的镜像创建容器
 docker ps -a                                #查看容器状态
 docker exec -it ae8e40e434fe bash           #进入容器
 nginx                                       #启动nginx服务
 netstat -natp |grep 80                      #查看80端口是否开启

4.2 基于本地模板创建

通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从OPENVZ 开源项目下载，下载地址为：

openvz.org/ Download/template/precreated

#模板里面就是使用docker export 命令导出的容器文件
 ​
 #下载模板
 wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz
 ​
 #导入为镜像，两种方法
 cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test  #方法一
  
 docker import debian-7.0-x86-minimal.tar.gz -- debian:test  #方法二
 ​
 #查看镜像
 docker images
 ​
 #使用导入的镜像创建容器
 docker run -itd debian:test bash
 docker ps -a

4.3 基于Dockerfile 创建

4.3.1 联合文件系统(UnionFS )

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，它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。AUFS、overlayFS 及Devicemapper 都是一种UnionFS 。

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。

我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。

4.3.2 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就是UnionFS。

bootfs主要包含bootloader和kernel，bootloader主 要是引导加载kernel，Linux刚启 动时会加载bootfs文件系统。

在Docker镜像的最底层是bootfs，这一层 与我们典型的Linux/Unix系统是一样的， 包含boot加载器和内核。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，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。

• bootfs就是内核引导器（引导加载内核）和内核。
• rootfs是n多个基础镜像（提供基础操作环境）和应用镜像叠加在一起的只读层。
• 运行的容器实例会在rootfs之上添加一个可读可写层。

 

 

4.3.3 为什么Docker里的centos的大小才200M？

因为对于精简的OS，rootfs可以很小， 只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用宿主机的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，bootfs基本是一 致的， rootfs会 有差别，因此不同的发行版可以公用bootfs。

大部分镜像是通用的，但如果专门基于某个版本创建的镜像，在其他版本的操作系统中运行可能会有问题。

4.3.4 Dockerfile

Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改 安装、构建、操作的命令都写入一个脚本， 用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是Dockerfile。

我们需要定制首己额外的需求时，只需在Docketlle上添加或者修改指令，重新生成image 即可，省去了敲命令的麻烦。就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成image即可，省去了敲命令的麻烦。

除了手动生成Docker镜像之外，可以使用bockerfile自动生成镜像。Dockerfile 是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应Linux中的一条命令，Docker程序将读取Dockerfile中的指令生成指定镜像。

Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每行支持一 条指令， 每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。

4.3.5 Docker镜像结构的分层

镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。

（1）Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层；

（2）镜像层将被缓存和复用；

（3）当Dockerfile的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效；

（4）某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；

（5）镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在Docker 容器中不可见了。

bootfs： bootfs加载器+内核，容器都是共享内核的，所以都有相同的bootfs。

rootfs只读层： rootfs可以有多层，对外表现看起来就是一个整体。

使用镜像运行一个容器实例时，就会在rootfs只读层上挂载一层可读可写层。

 

 

二、Dockerfile 操作命令的指令

Dockerfile简介：

Dockerfile其实就是我们用来构建Docker镜像的源码，当然这不是所谓的编程源码，而是一些命令的组合，只要理解它的逻辑和语法格式，就可以编写Dockerfile了。

简单点说，Dockerfile的作用：它可以让用户个性化定制Docker镜像。因为工作环境中的需求各式各样，网络上的镜像很难满足实际的需求。

Dockerfile常见命令：

2.1 FROM 镜像

指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM指令，每创建一-个镜像就需要一条FROM指令。

2.2 MAINTAINER 名字

说明新镜像的维护人信息

2.3 RUN 命令

在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中.

尽量减少run命令的条数。

• 当命令较长时，可以使用 \ 来换行；
• 多条命令可以使用 ; 或 && 合并成一条命令，减少镜像的层数。

2.4 ENTRYPOINT

ENTRYPOINT ["要运行的程序"，"参数1"，"参数2"]

设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。

可以通过使用命令 docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容

两种格式：
 ​
 exec格式（数值格式）：ENTRYPOINT [“命令”，“选项”，“参数”]
 ​
 shell格式：ENTRYPOINT 命令 选项 参数

前面四个命令就可以创建成一个粗略的镜像。

2.5 CMD

CMD ["要运行的程序"，"参数1"，"参数2"]

启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一 条命令。

如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖。

CMD 可以为ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

两种格式：
 ​
 exec形式：CMD [“要运行的程序”，“参数1”, “参数2”]
 ​
 shell形式: CMD 命令 参数1 参数2

ENTRYPOINT和CMD共存的情形： ENTRYPOIN指定命令，CMD传参

容器运行时的优先级：

docker run --entrypoint > Dockerfile ENTRYPOINT > docker run命令> Dockerfile CMD

ENTRYPOINT和CMD的区别：

1. ENTRYPOINT设定容器启动时第一个运行的命令；CMD是启动容器时默认执行的命令，如果指定多条CMD命令，只执行最后一 条命令。

1. 如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖，并且会将CMD中的命令作为参数传给ENTRYPOINT。

1. CMD可以为ENTRYPOINT进行传参。

2.6 EXPOSE 端口号

指定新镜像加载到Docker 时要开启的端口。

用于暴露端口，否则即使做了端口映射，外部也找不到。

2.7 ENV

ENV 环境变量 变量值

设置一个环境变量的值，会被后面的RUN使用。

2.8 ADD

ADD 源文件/目录 目标文件/目录

将源文件复制到镜像的指定路径中，源文件要与 Dockerfile 位于相同目录中，或者是一个URL。（URL路径，在线路径）

有如下注意事项：

 1、
 如果源路径是个文件，且目标路径是以 / 结尾， 则docker会把目标路径当作一个目录，会把源文件拷贝到该目录下。
 如果目标路径不存在，则会自动创建目标路径。
 ​
 2、
 如果源路径是个文件，且目标路径是不以/结尾，则docker会把目标路径当作一个文件。
 如果目标路径不存在，会以目标路径为名创建一个文件，内容同源文件。
 如果目标文件是个存在的文件，会用源文件覆盖它，当然只是内容覆盖，文件名还是目标文件名。
 如果目标文件实际是个存在的目录，则会源文件拷贝到该目录下。注意， 这种情况下，最好显示的以/结尾，以避免混淆。
 ​
 3、
 如果源路径是个目录，且目标路径不存在，则docker会自动以目标路径创建一个目录，把源路径目录下的文件拷贝进来。
 如果目标路径是个已经存在的目录，则docker 会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。
 ​
 4、
 如果源文件是个归档文件，则docker会自动帮解压。（解压后复制源目录到镜像中的目录）
 URL下载和解压特性不能一起使用。任何压缩文件通过URL拷贝，都不会自动解压。
 （不支持下载和解压一起使用，下载就不会解压。即只解压本地压缩包，不会解压下载的压缩包）

• ADD 的优点： 在执行 <源文件> 为 tar 压缩文件的话，压缩格式为 gzip、bzip2 以及 xz 的情况下，会自动复制并解压到 <目标路径>。
• ADD 的缺点： 在不解压的前提下，无法复制 tar 压缩文件。会令镜像构建缓存失效，从而可能会令镜像构建变得比较缓慢。具体是否使用，可以根据是否需要自动解压来决定。

2.9 COPY

COPY 源文件/目录 目标文件/目录

只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile在相同的目录中。

ADD和COPY比较：（同样需求下，官方推荐使用 COPY）

1、共同点：

ADD和COPY都可以复制本地文件到镜像中。

2、区别：

ADD：如果是一个压缩文件，ADD会在复制后自动解压。且支持URL路径下载源文件，但URL下载和解压特性不能一起使用，任何压缩文件通过URL拷贝，都不会自动解压。

COPY：如果是压缩文件，COPY并不能解压。且COPY只能复制本地文件，不支持URL路径拷贝。

2.10 VOLUME ["目录"]

在容器中创建一个挂载点（即创建数据卷）。

2.11 USER 用户名/UID

指定运行容器时的用户。（用于切换用户）

2.12 WORKDIR 路径

为后续的RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录。（用于切换容器中的目录）

CMD 可以为ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

workdir /opt  #切换镜像层
 ​
 run cd /opt   #会添加镜像层

2.13 ONBUILD 命令

指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。

当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像（比如为A镜像）不会产生实质性影响。

但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像 （比如为B镜像）时，这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行ONBUILD指令指定的指令，然后才会执行其它指令。

（即加私货，这个命令不是给我用的，是给其他镜像用的）

2.14 AGR

设置编译镜像时加入的参数。

ARG指令，可以引用在docker build构建镜像时指定的参数，即达到引用参数的效果。

使用ENV指令定义的环境变量始终会覆盖同名的ARG指令

ARG CONT_IMG_VER      #Dockfile中指定变量名 
 ​
 ENV CONT_IMG_VER=v1.0.0 
 ​
 RUN echo $CONT_IMG_VER  #AEG和ENV定义的变量名，不要重复，不然最后echo的是ENV定义的值
 ​
 docker build --build-arg CONT_IMG_VER=v2.0 .     #构建镜像时传入变量值
 ​
 #因为AEG和ENV定义的变量名重复了，ENV指令定义的环境变量始终会覆盖同名的ARG指令，所以最后输出的是ENV定义的值。

2.15 创建镜像

编写完成Dockerfile之后，可以通过 docker build 命令来创建镜像。

基本的格式为 docker build [选项] 路径，该命令将读取指定路径下（包括子目录）的Dockerfile，并将该路径下所有内容发送给Docker服务端，由服务端来创建镜像。因此一般建议放置Dockerfile的目录为空目录。

另外，可以通过.dockerignore文件（每一行添加一条匹配模式）来让Docker忽略路径下的目录和文件。

要指定镜像的标签信息，可以通过-t选项。

在编写Dockerfile 时，有严格的格式需要遵循：

• 第一行必须使用FROM指令指明所基于的镜像名称；
• 之后使用MAINTAINER 指令说明维护该镜像的用户信息；
• 然后是镜像操作相关指令，如RUN指令/EXPOSE/ADD/ENV/ARG等等。每运行一条指令，都会给基础镜像添加新的一层。（多条命令可以使用 ; 或 && 合并成一条命令，减少镜像的层数）
• 最后使用CMD或者ENTRYPOINT指令指定启动容器时要运行的命令操作。