Docker 使用下 （二）

前言

我們寫的代碼會接觸到好幾個環境:開發環境，測試環境以及生產環境，導致代碼"水土不服"的問題該怎么解決?開發人員可以把容器(代碼+環境)統一發給測試人員，測試人員測試通過后再把容器發給運維人員，從而解決了軟件跨環境遷移的所導致的水土不服的問題。

一、初識Docker

1.1 、Docker概述

? Docker是一個開源的應用容器引擎，基于 Go 語言并從 Apache2.0 協議開源。Docker 可以讓開發者打包他們的應用以及依賴包到一個輕量級、可移植的容器中然后發布到任何流行的 Linux機器上，也可以實現虛擬化。容器是完全使用 沙箱 機制，相互之間不會有任何接口(類似 ipPhone 的 app),更重要的是容器性能開銷極低。

什么是沙箱?沙箱也叫網絡編程虛擬執行環境， 英文名sandbox(sandboxie)，可以看做是一種容器，里面所做的一切都可以推倒重來。

? 原理引用官方網站的一段話:電腦就像一張紙，程序的運行與改動，就像將字寫在紙上，而Sandboxie就相當于在紙上放了塊玻璃，程序的運行與改動就像寫在了那塊玻璃上，除去玻璃，紙上還是一點改變都沒有的，它創造了一個類似沙盒的獨立作業環境，在其內部運行的程序并不能對硬盤產生永久性的影響。其為一個獨立的虛擬環境，可以用來測試不受信任的應用程序或上網行為。

Docker從17.3版本之后，分為CE版(社區版)，和EE版(企業版)

1.2 、Docker的歷史

Docker 公司位于舊金山，由法裔美籍開發者和企業家 Solumon Hykes 創立，其標志如下圖所示。

1.3 、Docker解決了什么問題

• 解決了環境配置的難題。軟件開發最大的麻煩事之一，就是環境配置。用戶計算機的環境都不相同，你怎么知道自家的軟件，能在那些機器跑起來?
• 用戶必須保證兩件事:操作系統的設置，各種庫和組件的安裝。只有它們都正確，軟件才能運行。舉例來說，安裝一個python 應用，計算機必須有 Python 引擎，還必須有各種依賴，可能還要配置環境變量。
• 如果某些老舊的模塊與當前環境不兼容，那就麻煩了。開發者常常會說:“它在我的機器可以跑了”(It works on my machine)，言下之意就是，其他機器很可能跑不了。
• 環境配置如此麻煩，換一臺機器，就要重來一次，曠日楚時，很多人想到，能不能從根本上解決問題，軟件可以帶環境安裝?也就是說，安裝的時候，把原始環境-模一樣地復制過來。

1.4 、Docker 的優點

? Docker是一個用于開發，交付和運行應用程序的開放平臺。Docker 使您能夠將應用程序與基礎架構分開，從而可以快速交付軟件，借助 Docker，您可以與管理應用程序相同的方式來管理基礎架構。通過利用 Docker 的方法來快速交付，測試和部署代碼，您可以大大減少編寫代碼和在生產環境中運行代碼之間的延遲。

1.5 、Docker的架構圖

鏡像，容器和倉庫的關系?

• 鏡像(lmage) :Docker鏡像，就相當于是一個root文件系統。鏡像相當于java中的一個類，是一個模板，一個鏡像可以生成多個容器實例。
• 容器(Container): 鏡像和容器的關系就像是類與對象的關系一樣。鏡像是靜態的定義，容器是鏡像運行時的實體，容器可以被創建，啟動，停止，刪除，暫停等。
• 倉庫(Repository):倉庫可以看做是一個代碼控制中心,或者Maven中央倉庫，用來保存鏡像。

二、鏡像

相當于還沒有安裝的app

REPOSITORY: 表示鏡像的倉庫源

TAG: 鏡像的標簽

IMAGE ID: 鏡像的ID(唯一的主鍵)

CREATED: 鏡像的創建時間

SIZE: 鏡像的大小

docker images[參數]
-a#列出本地所有的鏡像，含中間映像層
-q #只返回鏡像Id
-qa #-a與 -q的組合參數
-digests #一些鏡像的摘要說明
--no-trunc #顯示完整的鏡像信息

三、容器

相當于已經安裝好的App

鏡像與容器，宿主機的關系:
docker的圖標就是一個鯨魚上面裝有很多集裝箱，鯨魚游在大海里，大海就是宿主機，鯨魚背上的集裝箱就是一個個的容器實例，這個容器實例就來源于鏡像生成的。
有鏡像才能創建容器，Docker利用容器獨立運行一個或一組應用。容器是用鏡像創建的運行實例。它可以被啟動，開始，停止，刪除，每個容器都是相互隔離的，保證平臺的安全。
可以把容器看做是一個簡易版的linux運行環境，包括運行在里面的應用程序。Docker啟動是秒級的，容器只保留了內核，把硬件，網絡，打印機不相關的統統去掉了，所以它運行就快。

四、數據卷

4.1、數據卷的概念

• 問題1: docker容器刪除后，在容器中產生的數據還在嗎?
• 問題2: docker容器和外部機器可以直接交換文件嗎?
• 問題3: 容器之間想要進行數據交換該怎么解決?

數據卷是宿主機中的一個目錄或文件，當容器目錄和數據卷目錄綁定后，對方的修改會立即同步，一個數據卷可以被多個容器同時掛載，一個容器也可以掛載多個數據卷。

4.2 、數據卷的作用

• 容器數據持久化
• 外部機器和容器間接通信
• 容器之間數據交換

4.3 、配置容器數據卷

直接使用命令來掛載

需要先使用鏡像來啟動成為容器

docker run -it -v #主機目錄:容器目錄
#例如:
docker run -it -v /home/cesi:/home --name=centos0l centos /bin/bash

寫入文件

echo "abc">a.txt

查看是否掛載成功

docker inspect 容器ID

雙向綁定，數據同步
我們以后修改只需要在本地修改即可，容器內會自動同步!

注意事項:

• 目錄必須是絕對路徑
• 如果目錄不存在，會自動創建

五、搭建服務

5.1、創建容器步驟

設置端口、運行容器做數據掛載、端口映射、目錄映射

• 容器內的網絡服務和外部機不能直接通信
• 外部機器和宿主機可以直接通信
• 宿主機和容器可以直接通信
• 當容器中的網絡服務需要被外部機器訪問時，可以將容器中提供服務的端口映射到宿主機的端口上，外部機器訪問宿主機的該端口，從而間接訪問容器的服這種操作叫做端口映射。

六、DockerFile

思考:

• Docker鏡像本質是什么?
• Docker中一個centos鏡像為什么只有200MB，而一個centos操作系統的iso文件要幾個G?
• Docker中一個tomcat鏡像為什么有500MB，而一個 tomcat 安裝包只有70MB呢?

6.1 、Docker鏡像原理

操作系統組成部分:

• 進程調度子系統
• 進程通信子系統
• 內存管理子系統
• 設備管理子系統
• 網絡通信子系統
• 作業控制子系統
• 文件管理子系統

Linux 的文件系統由 bootfs和rootfs兩部分組成。fs是fle system的簡寫，包含bootloader(引導加載程序)和kemel(內核)。

roots是root文件系統，包含的就是典型Linux系統中的/dev，/proc，/bin，/etc等標準目錄與文件。不同的Linux發行版，boots基本一樣，而rootf不同，如ubuntu與centos等。
docker鏡像是由特殊的文件疊加而成，最底端是boots，并使用宿主機的boots，就是說我們啟動了一個 Linux 的操作系統，在上面安裝了一個docker，Linux 啟動的時候要把內核加載起來，而docker的鏡像啟動的時候，也需要加載內核，boots 但不需要再次加載了，使用宿主機的 bootfs，第二層是 root 文件系統 rootfs ，稱為 base image，然后再往上可以疊加其他的鏡像文件

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當你去下載 tomcat 的時候，它就去檢查看看有沒有idk，沒有就去下載 jdk，再往下看有沒有基礎鏡像，沒有則繼續下載，這三部分組合起來稱之為tomcat鏡像,對外暴露的tomcat，它是一個只讀鏡像，這就是我說的鏡像就是一個千層餅。下載好tomcat以后，我們再要去下載一個nginx，這時候 nginx 也需要基礎鏡像，它就不會再去下載了，而直接使用下載好的基礎鏡像，基礎的每一層鏡像都可以被別人復用。

一個鏡像可以放在另一個鏡像的上面，位于下面的鏡像稱為父鏡像，最底部的鏡像稱為基礎鏡像。這些只讀鏡像都不能改動，因為你改動了，別的鏡像就不可以進行復用了。當從一個鏡像啟動容器時，Docker會在最頂層加載一個讀寫文件系統作為容器。

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知道了docker的組成結構后，回答3個問題

• Docker鏡像本質是什么?

	答:是一個分層文件系統

• Docker中一個centos鏡像為什么只有200MB，而一個centos操作系統的iso文件要幾個GB?

	答:centos的iso鏡像文件包含bootfs和rootfs所以很大，而docker的centos鏡像復用操作系統的bootfs，只有rootfs和其他鏡像層，所以就小。

• Docker中一個tomcat鏡像為什么有500MB，而一個tomcat安裝包只有70MB呢?

	答:由于docker中鏡像是分層的，tomcat雖然只有70MB，但它需要依賴父鏡像和基礎鏡像，所以整個對外暴.的tomcat鏡像就是500多MBdocker inspect tomcat:latest #查看鏡像的詳細信息

docker inspect tomcat:latest #查看鏡像的詳細信息

6.2 、Docker鏡像如何制作

6.2.1、容器轉為鏡像

docker commit 容器id 鏡像名稱:版本號

查看鏡像

docker images

把容器轉成鏡像后，再把鏡像轉成壓縮文件，這樣就可以直接把壓縮文件發給測試人員，測試人員把鏡像還原成容器，就可以直接測試了。

鏡像不可以直接傳輸只能轉變為壓縮文件才能傳輸。
鏡像轉變為壓縮文件:

docker save -o 壓縮文件名稱 鏡像名稱:版本號

6.2.2、壓縮文件轉變為鏡像

docker load -i 壓縮文件名稱 #i 就是input的意思

示例命令:

docker commit 04adada1e7f5 msi_tomcat:1.0 #把容器轉變為鏡像
docker save o msj_tomcat.tar msj_tomcat:1.0 #把鏡像做成壓縮文件
ll #查看生成的文件
#解壓測試
docker rmi bef5472c2c00 #刪除由容器轉換成的鏡像
docker oad i msj_tomcat.tar #解壓縮鏡像

總結:

1、由容器轉為鏡像
2、鏡像轉變為壓縮文件
3、下載壓縮文件，交由測試人員
4、測試人員拿到壓縮文件，上傳到宿主機
5、把壓縮文件轉化為鏡像
6、由鏡像再啟動為容器

注意:數據卷掛載的文件，不會連同一起打成壓縮文件。

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6.3 Dockerfile概念

? dockerfle 本質上是一個文本文件，包含了一條條的指令，是用來制作鏡像的。每一條指令構建一層鏡像，基于基礎鏡像，最終構建出一個新的鏡像，對于開發人員，dockerfile可以為開發團隊提供一個完全一致的開發環境。對于運維人員，在部署時，可以實現應用的無縫移植。

去官網上查看其他 dockerfile
https://hub.docker.com
構建mysql的Dockerfile命令行：
https://github.com/CentOs/sig-cloud-instance-images/blob/b2d195220e1c5b181427c3172829c23ab9cd27eb/docker/Dockerfile

FROM scratch
ADD centos-7-x86_64-docker.tar.xz /LABEL \org.label-schema.schema-version="1.0" \org.label-schema.name="CentOS Base Image" \org.label-schema.vendor="CentOS" \org.label-schema.license="GPLv2" \org.label-schema.build-date="20201113" \org.opencontainers.image.title="CentOS Base Image" \org.opencontainers.image.vendor="CentOS" \org.opencontainers.image.licenses="GPL-2.0-only" \org.opencontainers.image.created="2020-11-13 00:00:00+00:00"CMD ["/bin/bash"]

常用的 DockerFile 關鍵字列表

6.4 制作dockerfile文件

dockerfile文件編寫命令行步驟

#1 定義父鏡像 FROM java:8
#2 定義作者信息 MAINTAINER jShuai  <3284484@qq.com>
#3 將jar包添加到容器 ADD docker-demo-01-0.0.1-SNAPSHOT.jar app.jar
#4 定義容器啟動執行的命令 CMD java -jar app.jar
#5 通過dockerfile構建鏡像 docker build -f dockerfile文件路徑 -t 鏡像名稱:版本

學習目的:制作dockerfile文件，發布并部署springboot項目

6.4.1 制作項目jar文件

制作springboot項目jar文件，上傳到根目錄的dockerfile文件夾下

6.4.2 下載idk8鏡像

docker pull java:8

6.4.3 創建dockerfile文件

vim springboot_dockerfile

6.4.4 編寫dockerfile文件

ROM java:8
MAINTAINER jShuai <3284484@qq.com>
ADD docker-demo-01-0.0.1-SNAPSHoT.jar app.jar
CMD java -jar app.jar

6.4.5 執行生成鏡像

docker build -f ./springboot_dockerfile -t app

6.4.6 把鏡像生成為容器

docker run -id -p 9000:8080 --name=app app

6.4.7 測試

http://192.168.0.101:9000/he71o

七、Docker服務編排

7.1 服務編排概念

? 微服務架構的應用系統中一般包含若干個微服務，每個微服務一般都會部署多個實例，如果每個微服務都要手動啟動和停止，維護的工作量會很大。雙11的時候,阿里的微服務達到上萬個。我們自己部署項目都會部署在docker之中，其中啟動的容器不僅僅有我們的項目，還有redis，mysql，nginx，還有tomcat等一些應用軟件。

服務編排就是按照一定的業務規則批量的管理容器

7.2 Docker Compose 概述

DockerCompose 是一個編排多容器分布式部署的工具，提供命令集管理容器化應用的完整開發周期，包括服務構建，啟動和停止，使用步驟:

1. 利用 dockerfile 定義運行環境鏡像
2. 利用 docker-compose.yml 定義組成應用的各服務
3. 運行 docker-compose up 啟動應用

7.3 Docker Compose安裝和使用

我們可以從 Github 上下載它的二進制包來使用，最新發行的版本地址:
https://github.com/docker/compose/releases
運行以下命令以下載 Docker Compose 的當前穩定版本:

curl -L "https://github.com/docker /compose/releases/download/1.29.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o
/usr/local/bin/docker-compose

要安裝其他版本的 Compose，請替換1.29.2。

網速較慢的話用

curl -L https://get.daocloud.io/docker/compose/releases/download/1.12.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m`> /usr/local/bin/docker-compose

將可執行權限應用于二進制文件:

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

測試是否安裝成功:

docker-compose -v

7.4 Docker compose卸載

#二進制包方式安裝的，刪除二進制文件即可
rm /usr/local/bin/docker-compose

7.5 使用Docker compose編排項目

7.5.1 創建文件夾

mkdir ~/docker-compose

7.5.2 創建docker-compose.yml

cd ~/docker-compose
vim docker-compose.yml

7.5.3 編寫docker-compose.yml

version:'3'
services:nginx:image:nginxports:- 80:80links:- appvolumes :# 數據卷掛載- ./nginx/conf.d:/etc/nginx/conf.dapp:image: appexpose:-"8080"

說明:

Tinks: #當前的nginx可以訪問到app項目
volumes: #數據卷掛載

7.5.4 創建./nginx/conf.d日錄

mkoir -n./nginx/conf.d
cd ./nginx/cof.d
ll
vim nginx.conf

7.5.5 編寫nginx的配置文件

server{listen 80;access_log off;location /{proxy_pass http://app:8080;}
}

7.5.6 使用docker-compose啟動容器

cd ../../ #放到docker-compose目錄之下
docker-compose up
#或者后臺啟動
docker-compose up -d

7.5.7 測試訪問

http://192.168.0.101/hello

八、Docker容器虛擬化與傳統虛擬機的比較

8.1 什么是虛擬機

虛擬機在本質上就是在模擬一臺真實的計算機設備，同時遵循同樣的程序執行方式。虛擬機能夠利用"虛擬機管理程序"運行在物理設備之上。反過來，虛擬機管理
程序則可運行在主機設備或者“裸機”之上。傳統的虛擬機需要模擬整臺機器包括硬件，每臺虛擬機都需要有自己的操作系統，虛擬機一旦被開啟，預分配給他的資源將全部被占用。，每一個虛擬機包括應用，必要的二進制和庫，以及一個完整的用戶操作系統。

8.2 什么是Docker

Docker是一個集開發、打包、運行應用于一體的開放式平臺。Docker可以用來快速交付應用。使用Docker，你可以將應用程序從你的基礎設施中分離出來，并將基礎設施當做一個管理平臺。Docker可以加快打包時間，加快測試，加快發布，縮短開發及運行代碼之間的周期。Docker通過結合內核容器化特點和工作流，并使之工具化來實現這一切，幫助管理和發布你的應用。

8.3 區別

相同點:
容器與虛擬機具有相似的資源隔離和分配優勢
不同:
容器虛擬化的是操作系統，虛擬機虛擬化的是硬件
傳統虛擬機可以運行不同的操作系統，容器只能運行同一類型操作系統

8.4 注意區別總結

Docker和虛擬機有各自擅長的領域，在軟件開發、測試場景和生產運維場景中各有優劣。
Docker啟動快速屬于秒級別。虛擬機通常需要幾分鐘去啟動。
Docker需要的資源更少，Docker在操作系統級別進行虛擬化，Docker容器和內核交互，幾平沒有性能損耗Docker更輕量，Docker的架構可以共用一個內核與共享應用程序庫，所占內存極小，同樣的硬件環境，DocKer運行的鏡像數遠多于慮擬機數量，對系統的利用率非常高。