第四十一课任务 Docker入门

1.Docker介绍

1.1 先从认识容器开始

什么是容器？

先来看看容器较为官方的解释：

一句话概括容器：容器就是将软件打包成标准化单元，以用于开发、交付和部署。

• 容器镜像是轻量的、可执行的独立软件包 ，包含软件运行所需的所有内容：代码、运行时环境、系统工具、系统库和设置。
• 容器化软件适用于基于Linux和Windows的应用，在任何环境中都能够始终如一地运行。
• 容器赋予了软件独立性，使其免受外在环境差异（例如，开发和预演环境的差异）的影响，从而有助于减少团队间在相同基础设施上运行不同软件时的冲突。

再来看看容器较为通俗的解释：
如果需要通俗的描述容器的话，我觉得容器就是一个存放东西的地方，就像书包可以装各种文具、衣柜可以放各种衣服、鞋架可以放各种鞋子一样。我们现在所说的容器存放的东西可能更偏向于应用比如网站、程序甚至是系统环境。

1.2 什么是Docker

• 官网 www.docker.com  github  https://github.com/docker/docker.github.io  开源的容器引擎，可以让开发者打包应用以及依赖的库，然后发布到任何流行的linux发行版上，移植很方便
• Docker是世界领先的软件容器平台。
• Docker使用Google公司推出的Go语言进行开发实现，基于Linux内核的cgroup，namespace，以及AUFS类的UnionFS等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。 由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。Docke最初实现是基于LXC。
• Docker能够自动执行重复性任务，例如搭建和配置开发环境，从而解放了开发人员以便他们专注在真正重要的事情上：构建杰出的软件。
• 用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样。
• docker从1.13x开始，版本分为社区版ce和企业版ee，并且基于年月的时间线形式，当前最新稳定版为17.09 

1.3 Docker的优势

• 启动非常快，秒级实现  资源利用率高，一台高配置服务器可以跑上千个docker容器  
• 更快的交付和部署，一次创建和配置后，可以在任意地方运行  内核级别的虚拟化，不需要额外的hypevisor支持，会有更高的性能和效率  易
• 迁移，平台依赖性不强
• 

1.4Docker核心概念

镜像（Image）——一个特殊的文件系统

操作系统分为内核和用户空间。对于Linux而言，内核启动后，会挂载root文件系统为其提供用户空间支持。而Docker镜像（Image），就相当于是一个root文件系统。

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。

Docker设计时，就充分利用Union FS的技术，将其设计为分层存储的架构。 镜像实际是由多层文件系统联合组成。

镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。

容器（Container）——镜像运行时的实体

镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，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，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。

容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。

按照Docker最佳实践的要求，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，容器可以随意删除、重新run，数据却不会丢失。

仓库（Repository）——集中存放镜像文件的地方

镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主上运行，但是， 如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry就是这样的服务。

一个Docker Registry中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。所以说：镜像仓库是Docker用来集中存放镜像文件的地方类似于我们之前常用的代码仓库。

通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本 。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。如果不给出标签，将以latest作为默认标签。

这里补充一下Docker Registry公开服务和私有Docker Registry的概念：

Docker Registry公开服务是开放给用户使用、允许用户管理镜像的Registry服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像，并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。

最常使用的Registry公开服务是官方的Docker Hub ，这也是默认的Registry，并拥有大量的高质量的官方镜像，网址为：hub.docker.com/ 。在国内访问Docker Hub可能会比较慢国内也有一些云服务商提供类似于Docker Hub的公开服务。

除了使用公开服务外，用户还可以在本地搭建私有Docker Registry 。Docker官方提供了Docker Registry镜像，可以直接使用做为私有Registry服务。开源的Docker Registry镜像只提供了Docker Registry API的服务端实现，足以支持Docker命令，不影响使用。但不包含图形界面，以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。

2.Docker安装

[root@localhost ~]# curl https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo -o  /etc/yum.repos.d/docker.repo
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100  2424  100  2424    0     0   3612      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--  3612
[root@localhost ~]# ls
anaconda-ks.cfg
[root@localhost ~]# yum install docker
Loaded plugins: fastestmirror
Determining fastest mirrors
epel/x86_64/metalink                                                   | 5.6 kB  00:00:00     
 * base: mirror.vpshosting.com.hk
 * epel: mirror.pregi.net
 * extras: mirror.vpshosting.com.hk
 * updates: mirror.vpshosting.com.hk
base                                                                   | 3.6 kB  00:00:00     
docker-ce-stable                                                       | 3.5 kB  00:00:00     
epel                                                                   | 3.2 kB  00:00:00     
extras                                                                 | 3.4 kB  00:00:00     
updates                                                                | 3.4 kB  00:00:00     
(1/6): docker-ce-stable/x86_64/updateinfo                              |   55 B  00:00:00     
epel/x86_64/primary            FAILED                                          

启动docker

[root@localhost ~]# systemctl start docker
[root@localhost ~]# ps aux |grep docker
root       1467  1.0  2.5 563876 25376 ?        Ssl  23:43   0:00 /usr/bin/dockerd-current --add-runtime docker-runc=/usr/libexec/docker/docker-runc-current --default-runtime=docker-runc --exec-opt native.cgroupdriver=systemd --userland-proxy-path=/usr/libexec/docker/docker-proxy-current --init-path=/usr/libexec/docker/docker-init-current --seccomp-profile=/etc/docker/seccomp.json --selinux-enabled --log-driver=journald --signature-verification=false --storage-driver overlay2
root       1471  0.0  0.7 263856  7288 ?        Ssl  23:43   0:00 /usr/bin/docker-containerd-current -l unix:///var/run/docker/libcontainerd/docker-containerd.sock --metrics-interval=0 --start-timeout 2m --state-dir /var/run/docker/libcontainerd/containerd --shim docker-containerd-shim --runtime docker-runc --runtime-args --systemd-cgroup=true
root       1554  0.0  0.0 112704   960 pts/0    R+   23:43   0:00 grep --color=auto docker

3. Docker镜像管理

//下载docker镜像
[root@localhost ~]# docker pull centos
//如果下载很慢可以配置加速器
vi /etc/docker/daemon.json//加入如下内容
{
  "registry-mirrors": ["https://dhq9bx4f.mirror.aliyuncs.com"]
}

说明：这个url为加速器地址，需要同学们自行到阿里云申请  配置完加速器，重启docker服务，再次docker pull centos会快很多

//查看本地的镜像
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
docker.io/centos    latest              75835a67d134        7 weeks ago         200 MB

docker search xxx //搜索镜像，其中xxx是关键词

[root@localhost ~]# docker search ubuntun
INDEX       NAME                                       DESCRIPTION                                     STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
docker.io   docker.io/matriphe/ubuntunginxphp          Ubuntu 14.04.1 (phusion/baseimage-docker) ...   1                    [OK]
docker.io   docker.io/adrianeguez/ubuntunode           ubuntunode                                      0                    
docker.io   docker.io/aravindgan/ubuntunodeag                                                          0                    
docker.io   docker.io/bordet/ubuntunano                                                                0                    
docker.io   docker.io/ddmsnsysu/ubuntunginx                                                   

docker tag centos knightlai //给镜像打标签

[root@localhost ~]# docker tag centos knightlia
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
knightlia           latest              75835a67d134        7 weeks ago         200 MB
docker.io/centos    latest              75835a67d134        7 weeks ago         200 MB

docker run -itd centos //把镜像启动为容器，-i表示让容器的标准输入打开，-t表示分配一个伪终端，-d表示后台启动，要把-i -t -d 放到镜像名字前面

[root@localhost ~]# docker run -itd centos
b91248c025fc5268903dd6443367813324102af977acb749afa852a925e98005
[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
b91248c025fc        centos              "/bin/bash"         18 seconds ago      Up 16 seconds                           elated_curie

docker rmi centos //用来删除指定镜像， 其中后面的参数可以是tag，如果是tag时，实际上是删除该tag。当后面的参数为镜像ID时，则会彻底删除整个镜像，所有标签也会一同删除

4.Docker通过容器创建镜像

docker run启动容器后，可以通过下面命令进入容器

//其中xxxxx为容器id，这个id可以用docker ps查看，最后面的bash为进入容器后我们要执行的命令，这样就可以打开一个终端

[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
b91248c025fc        centos              "/bin/bash"         3 minutes ago       Up 3 minutes                            elated_curie
[root@localhost ~]# docker exec -it b91248  bash
[root@b91248c025fc /]# ls
anaconda-post.log  dev  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
bin                etc  lib   media  opt  root  sbin  sys  usr

进入到该容器中，我们做一些变更，比如安装一些东西，然后针对这个容器进行创建新的镜像

在容器中执行 yum install -y net-tools，然后ctrl d退出容器

[root@b91248c025fc /]# yum install -y net-tools
Loaded plugins: fastestmirror, ovl
Determining fastest mirrors
 * base: mirror.vpshosting.com.hk
 * extras: mirror.vpshosting.com.hk
 * updates: mirror.vpshosting.com.hk
base                                                                   | 3.6 kB  00:00:00     
extras                                                                 | 3.4 kB  00:00:00     
updates                                                                | 3.4 kB  00:00:00
.......................................................................................

docker commit -m "change somth"  -a "somebody info" container_id new_image_name //container_id通过docker ps -a获取，后面的new_image_name为新镜像名字

[root@localhost ~]# docker commit -m "install net-tools" -a "test" b91248c025fc centos_with_nettool
sha256:d010d5769e4f0a66501f006eb5197f61f64eaed3eda86089d3606696f90be787

这个命令有点像svn的提交，-m 加一些改动信息，-a 指定作者相关信息  2c74d这一串为容器id，再后面为新镜像的名字


//我们可以查看刚刚提交上来的centos_with_nettool镜像
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY            TAG                 IMAGE ID            CREATED              SIZE
centos_with_nettool   latest              d010d5769e4f        About a minute ago   300 MB
docker.io/centos      latest              75835a67d134        7 weeks ago          200 MB
knightlia             latest              75835a67d134        7 weeks ago          200 MB

5.Docker使用模板创建镜像

我们可以到这个网站下载镜像：http://openvz.org/Download/templates/precreated

导入该镜像的命令为：cat centos-7-x86_64-minimal.tar.gz|docker import - centos7

[root@localhost ~]# cat centos-7-x86_64-minimal.tar.gz|docker import - centos7
sha256:0e037beb491d18db28cfa0ff20855106925a60058908aef350b6effdf90e0c1f
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY            TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos7               latest              0e037beb491d        48 seconds ago      435 MB
centos_with_nettool   latest              d010d5769e4f        17 minutes ago      300 MB
docker.io/centos      latest              75835a67d134        7 weeks ago         200 MB
knightlia             latest              75835a67d134        7 weeks ago         200 MB

• 把现有镜像，导出为一个文件：  docker save -o aming-centos.tar test  
• 我们还可以用该文件恢复本地镜像：  docker load --input aming-centos.tar  或者  docker load < aming-centos.tar

6.Docker容器管理

• docker create -it centos6   bash //这样可以创建一个容器，但该容器并没有启动  
• docker start  container_id  //启动容器后，可以使用 docker ps 查看到，有start 就有stop，和restart  之前
• 我们使用的docker run 相当于先create再start
• docker run -it centos bash  这样进入了一个虚拟终端里面，我们可以运行一些命令，使用命令exit或者ctrl d 退出该bash，当退出后这个容器也会停止。  
• docker run -d 可以让容器在后台运行比如：docker run -d centos bash -c "while :; do echo "123"; sleep 2; done"
• docker run --name web -itd centos bash // --name 给容器自定义名字
•  docker run --rm -it centos bash -c "sleep 30" //--rm 可以让容器退出后直接删除，在这里命令执行完容器就会退出
• docker logs 可以获取到容器的运行历史信息，
• 用法如下  docker logs container_id  docker attach
• 可以进入一个后台运行的容器，比如  docker attach container_id   //但是attach命令不算好用，比如我们想要退出终端，就得exit了，这样容器也就退出了，
• 还有一种方法  docker exec -it container_id bash //可以临时打开一个虚拟终端，并且exit后，容器依然运行着  
• docker rm container_id //container_id是ps的时候查看到的，这样就可以把container删除，如果是运行的容器，可以加-f  docker export container_id > file.tar // 导出容器，
• 可以迁移到其他机器上，需要导入  cat file.tar |docker import - aming_test  //这样会生成aming_test的镜像

7.Docker仓库管理

docker pull registry  //下载registry 镜像，registy为docker官方提供的一个镜像，我们可以用它来创建本地的docker私有仓库。

[root@localhost ~]# docker pull registry
Using default tag: latest
Trying to pull repository docker.io/library/registry ... 
latest: Pulling from docker.io/library/registry
d6a5679aa3cf: Pull complete 
ad0eac849f8f: Pull complete 
2261ba058a15: Pull complete 
f296fda86f10: Pull complete 
bcd4a541795b: Pull complete 
Digest: sha256:5a156ff125e5a12ac7fdec2b90b7e2ae5120fa249cf62248337b6d04abc574c8
Status: Downloaded newer image for docker.io/registry:latest

docker run -d -p 5000:5000 registry  //以registry镜像启动容器，-p会把容器的端口映射到宿主机上，:左边为宿主机监听端口，:右边为容器监听端口

[root@localhost ~]# docker run -d -p 5000:5000 registry
e161b8bb48748e2f2a8683d326e250064620dfc32c5973109533b0b1fbba5b6d

 //以registry镜像启动容器，-p会把容器的端口映射到宿主机上，:左边为宿主机监听端口，:右边为容器监听端口

 curl 127.0.0.1:5000/v2/_catalog //可以访问本地的私有云仓库 

[root@localhost ~]# curl 127.0.0.1:5000/v2/_catalog
{"repositories":[]}
//此时我们的仓库没有任何镜像

 我们上传一个镜像到我们的私有云仓库首先要docker tag 0e037beb491d  192.168.139.135:5000/centos

[root@localhost ~]# docker tag 0e037beb491d  192.168.139.135:5000/centos
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY                    TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos7                       latest              0e037beb491d        46 minutes ago      435 MB
centos                        latest              0e037beb491d        46 minutes ago      435 MB
192.168.139.135:5000/centos   latest              0e037beb491d        46 minutes ago      435 MB
centos_with_nettool           latest              d010d5769e4f        About an hour ago   300 MB
docker.io/centos              latest              75835a67d134        7 weeks ago         200 MB
knightlia                     latest              75835a67d134        7 weeks ago         200 MB
docker.io/registry            latest              2e2f252f3c88        2 months ago        33.3 MB

• docker push 192.168.139.135:5000/centos  //将镜像上传到本地的私有云上

[root@localhost ~]# docker push 192.168.139.135:5000/centos
The push refers to a repository [192.168.139.135:5000/centos]
788edba9eaa8: Pushed 
latest: digest: sha256:2f788c4abc6156f1a62ac8201d6f04a0bb6be66593533ea5ccc0e3a5d8fed232 size: 529

• curl 192.168.139.135:5000/v2/_catalog //可以查看到推送上来的镜像

[root@localhost ~]# curl 192.168.139.135:5000/v2/_catalog
{"repositories":["centos"]}

8.Docker数据管理

• 1. 挂载本地的目录到容器里  docker run -tid -v /data/:/data centos bash //-v 用来指定挂载目录，:前面的/data/为宿主机本地目录，:后面的/data/为容器里的目录，会在容器中自动创建  
• 2. 挂载数据卷  其实我们挂载目录的时候，可以指定容器name，如果不指定就随机定义了。比如上面我们没有指定，它就生成了一个名字为relaxed_franklin，这个名字可以使用命令 docker ps 看最右侧一列  
• docker run -itd --volumes-from relaxed_franklin aming123 bash  这样，我们使用aming123镜像创建了新的容器，并且使用了 relaxed_franklin 容器的数据卷
• 3. 定义数据卷容器  有时候，我们需要多个容器之间相互共享数据，类似于linux里面的NFS，所以就可以搭建一个专门的数据卷容器，然后其他容器直接挂载该数据卷。  
• 首先建立数据卷容器  docker run -itd -v /data/ --name testvol centos bash //注意这里的/data/是容器的/data目录，并非本地的/data/目录。  
• 然后让其他容器挂载该数据卷  docker run -itd --volumes-from testvol aming123 bash

9.Docker数据卷的备份与恢复

• 备份  
• mkdir /data/backup  
• docker run --volumes-from testvol -v /data/backup/:/backup centos tar cvf /backup/data.tar /data/  
• 说明：首先我们需要使用testvol数据卷新开一个容器，同时我们还需要把本地的/vol_data_backup/目录挂载到该容器的/backup下，这样在容器中/backup目录里面新建的文件，我们就可以直接在/data/backup/目录中看到了。 然后再把/data/目录下面的文件打包到成data.tar文件放到/backup目录下面。  
• 恢复  思路： 先新建一个数据卷容器，再建一个新的容器并挂载该数据卷容器，然后再把tar包解包。  
• 新建数据卷容器：docker run -itd -v /data/ --name testvol2 centos bash  
• 挂载数据卷新建容器，并解包：docker run --volumes-from testvol2 -v /data/backup/:/backup centos tar xf /backup/data.tar