微服务02-docker

1、Docker架构

1.1 镜像和容器

Docker中有几个重要的概念：

镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。Docker镜像是用于创建 Docker 容器的模板 。就像面向对象编程中的类。

容器（Container） ：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器 ，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。Docker容器是镜像运行时的实体。 就像面向对象编程中类的实例。一个类可以创建出 N多个实例，那么一个镜像同样也可以创建出 N 多个容器 。每个处于运行状态的容器中都包含着一个或多个相关的应用 ，且它的运行不会干扰到其它容器。因为它们之间是相互隔离的。

仓库 Repository：Docker镜像仓库用来保存相关的一组镜像 ，这组镜像具有相同的镜像名称，都与镜像仓库名称相同 。 仓库根据其中的镜像是否可以被公开共享，可以分为公开库与私有库。

标签 Tag ：通过< repository>:< tag>即可唯一定位一个镜像。即镜像标签其实就是镜像仓库中用于区分各个镜像的一种标识 ，同一仓库中的镜像具有不同的标签。

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一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。

而镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。

容器呢，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

1.2 DockerHub

• DockerHub：DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。

• 国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像：

1.3 Docker架构

我们要使用Docker来操作镜像、容器，就必须要安装Docker。

Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：

• 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等

• 客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

2、Docker的基本操作

2.1.镜像操作

2.1.1.镜像名称

首先来看下镜像的名称组成：

• 镜名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]。
• 在没有指定tag时，默认是latest，代表最新版本的镜像

2.1.2.镜像命令

常见的镜像操作命令如图：

2.1.3 拉取、查看镜像

需求：从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看

1）首先去镜像仓库搜索nginx镜像，比如DockerHub:

2）根据查看到的镜像名称，拉取自己需要的镜像，通过命令：docker pull nginx

或者拉取带指定版本的，eg：。例如，docker pull zookeeper:3.7.1（拉取 zookeeper 的 3.7.1 版本镜像）

pull 命令中的 < tag > 也可以不写，此时默认的 < tag >为 latest 。

3）通过命令：docker images 查看拉取到的镜像
其中：

标签	含义
REPOSITORY	镜像仓库名称
TAG	镜像版本号
IMAGE ID	镜像的唯一标识
CREATE	镜像的创建时间
SIZE	镜像大小

也可查看 指定镜像 ，命令：

docker images  [镜像名称]

也可查看完整镜像 ID，使用 --no-trunc 参数后显示的是完成的镜像 id 。命令：

docker images  [镜像名称] --no-trunc

也可查看镜像 digest ，--digests 选项可以查看所有镜像或指定镜像的 digest 信息。命令：

docker images  [镜像名称] --digests

也可仅显示镜像 ID，-q 选项可仅显示本地所有镜像的 ImageID 。

4）简化日志：加上选项 -q 后就可简化拉取过程中的日志输出

5）通过 digest 拉取

docker pull可通过镜像的 digest 进行拉取。语法格式为 docker pull < repository>@<digest>

digest，是镜像内容的一个 Hash 值，即所谓的 Content Hash （内容散列）。只要镜像内容发生了变更，其内容散列值就一定会发生改变。注意， digest 是包含前面的 sha256 的，表示该 digest 的产生所采用的 Hash 算法是 SHA256

6 ) 过滤镜像
-f 选项用于过滤指定条件的镜像。下面例举一些常用的过滤条件。

dangling=true 用于过滤出悬虚镜像，即没有 Repository 与 Tag 的镜像。对于悬虚镜像的REPOSITORY 与 TAG ，显示的是 < none>

-f before 用于列举出本地镜像中指定镜像创建时间之前创建的所有镜像。

-f since 用于列举出本地镜像中指定镜像创建时间之后的创建的所有镜像。

-f reference 用于列举出 < repository>:< tag> 与指定表达式相匹配的所有镜像。

7 ) 格式化显示

该选项用于格式化输出docker images 的内容，格式需要使用 GO 模板指定。

2.1.4.保存、导入镜像

需求：利用docker save将nginx镜像导出磁盘，然后再通过load加载回来

1）利用docker xx --help命令查看docker save和docker load的语法

例如，查看save命令用法，可以输入命令：

docker save --help

结果：

命令格式：

docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]

2）使用docker save导出镜像到磁盘

运行命令：

docker save -o nginx.tar nginx:latest

结果如图：

3）使用docker load加载镜像

先删除本地的nginx镜像：

docker rmi nginx:latest

然后运行命令，加载本地文件：

docker load -i nginx.tar

结果：

2.1.5 从 docker hub 上查看镜像

通过docker search 命令可以从 docker hub 上查看指定名称的镜像。

而通过docker images 命令可查看本地所有镜像资源信息。

1 ) 过滤 检索结果

例如：仅查询出官方提供的镜像

docker search [镜像名称] --filte is-official=true

2 ) 限制 检索数量

可通过 limit 选项来指定显示的结果数量。

docker search [镜像名称] --limit=5

2.1.6 删除镜像

rmi（remove images ），该命令用于删除指定的本地镜像。镜像通过 < repository>:< tag> 指定。如果省略要删除镜像的 tag ，默认删除的是 lastest 版本。

docker rmi [镜像名称]

1 ) 删除多个镜像

docker rmi 命令可一次性删除多个镜像，多个要删除的镜像间使用空格分隔。

2 ) 通过 ImageID 删除镜像

docker rmi [镜像ID]

3 ) 强制删除镜像

docker rmi -f [镜像名称]

4 ) 删除所有镜像

使用组合命令删除所有镜像。当然，如果不携带-f 选项，则不会删除已打开容器的镜像。

2.2 镜像分层

Docker镜像由一些松耦合的只读镜像层组成， Docker Daemon 负责堆叠这些镜像层，并将它们关联为一个统一的 整体 ，即对外表现出的是一个独立的对象。通过docker pull 命令拉取指定的镜像时，每个 Pull complete 结尾的行就代表下载完毕了一个镜像层。

例如，下面的redis:latest 镜像就包含 6 个镜像层。

分层优点：

• 每个分层都是只读的，所有对分层的修改都是以新分层的形式出现，并不会破坏原分层内容
• 每个分层只记录变更内容，所以有利于节省存储空间
• 在不同镜像间实现 资源共享 ，即 不同镜像对相同下层镜像的复用 （※）

每个镜像层由两部分构成：

镜像文件系统 与 镜像 json 文件 。这两部分具有相同的 ImageID。

镜像文件系统就是对镜像占有的磁盘空间进行管理的文件系统，拥有该镜像所有镜像层的数据内容。而镜像 json 文件则是用于描述镜像的相关属性的集合，通过 docker inspect [ 镜像 ]就可以直观看到。

2.3 镜像摘要

摘要，即 digest 。是镜像内容的一个 Hash 值，即所谓的 Content Hash （内容散列）。只要镜像内容 发生了变更，其内容散列值就一定会发生改变。也就是说，一个镜像一旦创建完毕，其digest就不会发生改变了，因为镜像是只读的。

摘要的主要作用是区分相同 < repository>:< tag>的不同镜像。

2.4 容器操作

2.4.1 容器相关命令

容器操作的命令如图：

容器保护三个状态：

• 运行：进程正常运行
• 暂停：进程暂停，CPU不再运行，并不释放内存
• 停止：进程终止，回收进程占用的内存、CPU等资源

其中：

• docker run：创建并运行一个容器，处于运行状态

• docker pause：让一个运行的容器暂停

• docker unpause：让一个容器从暂停状态恢复运行

• docker stop：停止一个运行的容器

• docker start：让一个停止的容器再次运行

• docker rm：删除一个容器

2.4.2 创建并运行一个容器

创建并运行nginx容器的命令：

docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx

命令解读：

• docker run ：创建并运行一个容器
• --name : 给容器起一个名字，比如叫做mn
• -p ：将宿主机端口与容器端口映射，冒号左侧是宿主机端口，右侧是容器端口
• -d：后台运行容器
• nginx：镜像名称，例如nginx

这里的-p参数，是将容器端口映射到宿主机端口。

默认情况下，容器是隔离环境，我们直接访问宿主机的80端口，肯定访问不到容器中的nginx。

现在，将容器的80与宿主机的80关联起来，当我们访问宿主机的80端口时，就会被映射到容器的80，这样就能访问到nginx了：

2.4.3 进入容器，修改文件

需求：进入Nginx容器，修改HTML文件内容，添加"传智教育欢迎您"

提示：进入容器要用到docker exec命令。

步骤：

1）进入容器。进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为：

docker exec -it mn bash

命令解读：

• docker exec ：进入容器内部，执行一个命令

• -it : 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端，允许我们与容器交互

• mn ：要进入的容器的名称

• bash：进入容器后执行的命令，bash是一个linux终端交互命令

2）进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html

容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样：

nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中，包括我们要修改的html文件。

查看DockerHub网站中的nginx页面，可以知道nginx的html目录位置在/usr/share/nginx/html

我们执行命令，进入该目录：

cd /usr/share/nginx/html

查看目录下文件：

3）修改index.html的内容

容器内没有vi命令，无法直接修改，我们用下面的命令来修改：

sed -i -e 's#Welcome to nginx#传智教育欢迎您#g' -e 's#<head>#<head><meta charset="utf-8">#g' index.html

在浏览器访问自己的虚拟机地址，例如我的是：http://192.168.150.101，即可看到结果：

2.4.4 容器创建命令

docker create命令仅创建容器但不启动，其用法与 docker run 非常相似。注意，其没有-d 选项。

2.4.5 容器退出命令

退出并停止容器 exit

退出不停止容器 Ctrl + P + Q

注：先按下Ctrl + P ，然后再按下 Q 。

使用快捷键 Ctrl + P + Q 能够返回到了宿主机命令行。

再通过docker ps 可以查看到其是 UP 状态，说明容器退出了但并没有停止。

2.4.6 容器状态查看命令

1 ) 查看所有正在运行的容器

docker ps

2 ) 查看所有容器

用于查看所有容器，无论是否处于运行状态。

docker ps -a

3 ) 查看所有容器的 ID

用于查看所有处于运行状态的容器的 ID 。

docker ps -q

用于查看所有容器的 ID

docker ps -qa

4 ) 查看最后创建的容器

用于查看最后创建的容器，无论该容器是否处于运行状态。

docker ps -l

5 ) 查看最后创建的 n 个容器

用于查看最后创建的指定个数的容器，无论该容器是否处于运行状态。

docker ps -n [number]

2.4.7 容器再进命令

运行了一个容器，或以交互模式运行了一个容器，但容器内部执行的命令占用了交互命令行，而此时我们又想进入到容器中对容器内部进行一些操作，此时就需要用到 exec/attach 命令了。（注意，它们只能对正在运行的容器进行操作）

1 ) 新建进程进入容器 exec

exec 命令会创建一个新的独立于容器的进程，而 exit 命令仅用于结束该新建进程。

2 ) 外部操作容器 exec

不进入容器直接对容器内部进行操作。例如仅想查看 tomcat 容器中工作目录中所包含的文件，直接在 exec 命令后紧跟要执行的命令即可直接看到其结果。

2.4.8 容器内进程查看命令

docker top命令用于查看指定的正在运行的容器中正在运行的进程详情，这个详情包括当前这个进程正在运行的命令。

当然，如果容器中运行的进程较多，也可以通过 grep 对结果进行过滤。

2.4.9 容器日志查看命令

docker logs [容器] 可以查看指定容器中应用的运行日志，无论该容器是运行还是停止状态。

docker logs查看的是所有容器中应用的运行日志。 这个日志对于不同的容器来说，其日志内容是不同的。由 docker run 命令的 [command] 决定。

1 ) 查看最后的日志

通过添加选项-n 或 -tail 可以指定要显示的最后几条日志。

2 ) 查看指定时间内的日志

通过添加选项--since 可以指定要显示自从指定时间以来的日 志。这个时间可以是一个绝对时间，也可以是一个相对时长。

3 ) 查看指定时间外的日志

通过添加选项--until 可以指定要显示截止到指定时间之前的日志。这个时间可以是一个绝对时间，也可以是一个相对时长。

2.4.10 容器启停命令

1 ) 启动 start

通过docker start 命令可以启动已经停止的指定容器，这个容器可以通过容器名称指定，也可以通过容器 ID 指定。

docker start [容器名称/容器ID]

2 ) 重启 restart

通过docker restart 命令可以重启处于运行状态的指定容器。

docker restart [容器名称/容器ID]

3 ) 优雅停止 stop

通过docker stop 命令可以优雅停止指定容器。所谓优雅停止是指，若当前容器正在被其它进程访问，则在访问结束后再停止。

docker stop [容器名称/容器ID]

4 ) 强制停止 kill

通过docker kill 命令可以强制停止指定容器。所谓强制停止是指，无论容器当前是否被其它进程访问都直接停止。

docker kill [容器名称/容器ID]

5 ) 停止所有容器

无论是docker kill 还是 docker stop ，都可使用下面方式停止所有容器。因为这两个命令的参数都可以是容器 ID 。

docker kill $(docker ps -qa)

docker stop $(docker ps -qa)

6 ) 暂停 pause

通过docker pause 命令可以暂停容器对外提供服务。

docker pause [容器名称/容器ID]

7 ) 解除暂停 unpause

通过docker unpause 命令可解除容器的暂停服务状态。

docker unpause [容器名称/容器ID]

2.4.11 容器删除命令

1 ) 正常删除

docker rm命令在默认情况下，要删除的容器必须是已经停止stop的容器。当然，这个容器可以使用容器名或容器 ID 指定。

docker rm [容器名称/容器ID]

2 ) 强制删除（命令中添加 -f）

docker rm -f [容器名称/容器ID]

3 ） 删除所有

docker rm -f $(docker ps -qa)

2.4.12 容器与宿主机文件传递

docker cp命令可以完成容器与宿主机中文件 目录的相互复制，无论该容器是否处于运行状态。

1 ) 将容器中文件复制到宿主机

docker cp [容器文件] [宿主机]

是将 mytomcat 容器的 tomcat 中的 webapps 目录复制到宿主机的当前目录，查看宿主机当前目录。

2 ) 将宿主机文件复制到容器

将宿主机中当前目录下的 hw.tar 文件复制到 mytomcat 容器的/usr/local/tomcat 目录中。

若要查看容器中是否已经存在了hw.tar 文件，需要首先启动该容器。

3 ) docker cp 命令不支持容器间的文件传递。

2.4.13 提交容器为镜像

通过docker commit 命令可以将一个容器文件系统的当前快照生成为一个新的镜像。

2.4.14 导入/导出容器

docker save 与 docker load 命令，分别用于导出 /导入镜像。
docker export 与 docker import 命令分别用于导出 /导入容器。

docker export [容器名称/容器ID]

docker import [容器名称/容器ID]

与 save/load 命令的对比：

2.5 数据卷（容器数据管理）

2.5.1 什么是数据卷

**数据卷（volume）**是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。

这样，我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录，就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了

2.5.2 数据集操作命令

数据卷操作的基本语法如下：

docker volume [COMMAND]

docker volume命令是数据卷操作，根据命令后跟随的command来确定下一步的操作：

• create 创建一个volume
• inspect 显示一个或多个volume的信息
• ls 列出所有的volume
• prune 删除未使用的volume
• rm 删除一个或多个指定的volume

2.5.3 创建和查看数据卷

需求：创建一个数据卷，并查看数据卷在宿主机的目录位置

① 创建数据卷

docker volume create html

② 查看所有数据

docker volume ls

结果：

③ 查看数据卷详细信息卷

docker volume inspect html

结果：

可以看到，我们创建的html这个数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

小结：

数据卷的作用：

• 将容器与数据分离，解耦合，方便操作容器内数据，保证数据安全

数据卷操作：

• docker volume create：创建数据卷
• docker volume ls：查看所有数据卷
• docker volume inspect：查看数据卷详细信息，包括关联的宿主机目录位置
• docker volume rm：删除指定数据卷
• docker volume prune：删除所有未使用的数据卷

2.5.4 挂载数据卷

我们在创建容器时，可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录，命令格式如下：

docker run \
  --name mn \
  -v html:/root/html \
  -p 8080:80
  nginx \

这里的-v就是挂载数据卷的命令：

• -v html:/root/htm ：把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中

2.5.5 给nginx挂载数据卷

需求：创建一个nginx容器，修改容器内的html目录内的index.html内容

分析：上个案例中，我们进入nginx容器内部，已经知道nginx的html目录所在位置/usr/share/nginx/html ，我们需要把这个目录挂载到html这个数据卷上，方便操作其中的内容。

提示：运行容器时使用 -v 参数挂载数据卷

步骤：

① 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录

docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

② 进入html数据卷所在位置，并修改HTML内容

# 查看html数据卷的位置
docker volume inspect html
# 进入该目录
cd /var/lib/docker/volumes/html/_data
# 修改文件
vi index.html

2.5.6 给MySQL挂载本地目录

容器不仅仅可以挂载数据卷，也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下：

• 带数据卷模式：宿主机目录 --> 数据卷 ---> 容器内目录
• 直接挂载模式：宿主机目录 ---> 容器内目录

语法：

目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：

• -v [宿主机目录]:[容器内目录]
• -v [宿主机文件]:[容器内文件]

需求：创建并运行一个MySQL容器，将宿主机目录直接挂载到容器

实现思路如下：

1）在将课前资料中的mysql.tar文件上传到虚拟机，通过load命令加载为镜像

2）创建目录/tmp/mysql/data

3）创建目录/tmp/mysql/conf，将课前资料提供的hmy.cnf文件上传到/tmp/mysql/conf

4）去DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：

① 挂载/tmp/mysql/data到mysql容器内数据存储目录

② 挂载/tmp/mysql/conf/hmy.cnf到mysql容器的配置文件

③ 设置MySQL密码

2.5.7 小结

docker run的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中：

• -v volume名称:容器内目录
• -v 宿主机文件:容器内文
• -v 宿主机目录:容器内目录

数据卷挂载与目录直接挂载的

• 数据卷挂载耦合度低，由docker来管理目录，但是目录较深，不好找
• 目录挂载耦合度高，需要我们自己管理目录，不过目录容易寻找查看

2.6 Dockerfile自定义镜像