Docker基本学习(运维)

一只特立独行的猪6112024-04-08 18:07

一、背景介绍

1.什么是docker

Docker，翻译过来就是码头工人

Docker是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可抑制的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上，也可以实现虚拟化。 容器完全使用沙盒机制，相互之间不会存在任何接口。几乎没有性能开销，可以很容易的在机器和数据中心运行。最重要的是，他们不依赖于任何语言、框架或者包装系统。

小知识：沙盒也叫沙箱（sandbox）。在计算机领域指一种虚拟技术，而且多用于计算机安全技术。安全软件可以让它在沙盒中运行，如果含有恶意行为，则禁止程序的进一步运行，而这不会对系统造成任何危害。

Docker是dotCloud公司开源的一个基于LXC的高级容器引擎，源码托管在Github上，基于go语言并且遵从Apache2.0协议开源。

GitHub地址：https://github.com/moby/moby

小知识：LXC为Linux Container的简写。Linux Container 容器是一种内核虚拟化技术，可以提供轻量级的虚拟化，以便隔离进程和资源，而且不需要提供指令解释机制以及全虚拟化的其他复杂性。

LXC主要通过Kernel的namespace实现每个用户实例之间的项目隔离，通过cgroup实现对资源的配额和调度。

2.docker的特性

文件系统隔离：每个进程容器运行在一个完全独立的根文件系统里。

资源隔离：系统资源，像CPU和内存等可以分配到不同的容器中，使用cgroup。

网络隔离：每个进程容器运行在自己的网路空间，虚拟接口和IP地址。

日志记录：Docker将收集到和记录的每个进程容器的标准流（stdout/stderr/stdin），用于实时检索或者批量检索

变更管理：容器文件系统的变更可以提交到新的镜像中，并可重复使用以创建更多的容器。无需使用模板或者手动配置。

交互式shell：Docker可以分配一个虚拟终端并且关联到任何容器的标准输出上，例如运行一个一次性交互shell。

二.docker基础

1.常见命令

1.docker常见命令

首先我们来学习Docker中的常见命令，可以参考官方文档：Use the Docker command line | Docker Docs

其中，比较常见的命令有：

命令 说明 文档地址
docker pull 拉取镜像 docker pull
docker push 推送镜像到DockerRegistry docker push
docker images 查看本地镜像 docker images
docker rmi 删除本地镜像 docker rmi
docker run 创建并运行容器（不能重复创建） docker run
docker stop 停止指定容器 docker stop
docker start 启动指定容器 (注意和docker run区分) docker start
docker restart 重新启动容器 docker restart
docker rm 删除指定容器 (注意和docker rmi区分) docs.docker.com
docker ps 查看容器 (查看容器运行状态) docker ps
docker logs 查看容器运行日志 docker logs
docker exec 进入容器 docker exec
docker save 保存镜像到本地压缩文件 docker save
docker load 加载本地压缩文件到镜像 docker load
docker inspect 查看容器详细信息 docker inspect

2.命令解读

宿主机：这里就是ip地址为：192.168.150.101的这台机器。

由于docker的隔离性，外部无法直接通过ip地址访问宿主机内部的mysql容器。但docker给我们做了端口映射。

第一个3306，代表的是宿主机中的端口。这个是不固定的，可以随意取，如xxxx。

第二个3306端口代表mysql容器内端口。容器内端口取决于进程，它是固定的，mysql的端口号就是3306。

-p xxxx：3306 设置端口映射之后。外部访问：宿主机ip+xxxx端口号，就可以实现间接访问mysql容器了！

当我们访问宿主机的3306端口，docker就会自动将请求转到容器内的3306端口（取决于第一个3306，如果改成3307就是3307），就是mysql容器。这样就相当于间接访问到了mysql容器了！

由于docker的特性，这里还可以配置两个mysql容器的端口映射，如：-p 3306：3306，

-p 3307：3306 。这样外部访问宿主机的3306或者3307端口都可以访问mysql容器。

3.镜像命名规范

4.命令别名

给常用Docker命令起别名，方便我们访问：

bash 复制代码 
# 修改/root/.bashrc文件
vi /root/.bashrc
内容如下：
# .bashrc

# User specific aliases and functions

alias rm='rm -i'
alias cp='cp -i'
alias mv='mv -i'
alias dps='docker ps --format "table {{.ID}}\t{{.Image}}\t{{.Ports}}\t{{.Status}}\t{{.Names}}"'
alias dis='docker images'

# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
        . /etc/bashrc
fi

修改完以后按 "Esc" 退出编辑，再按"shift+：" 再输入：wq退出文件。

然后，执行命令使别名生效

bash 复制代码 
source /root/.bashrc

2.数据卷

0.引言

docker的镜像确实给我们准备了系统运行所需要的系统函数库、系统环境。但是，这里面只包含镜像对应的应用运行必备的系统函数。换句话来说，我们所有的镜像其实都是最小化的运行环境，它只具备运行所必须的。

例：nginx中就不能运行vi命令，因为nginx运行不需要vi，所以它就不会准备。

因此就有一个问题，如果我想在容器内修改文件，是一件十分困难的事，更不用说我要把一些静态资源拷贝到其他文件夹。

恰好数据卷可以解决这个问题。

1、容器数据卷介绍。

docker容器在产生数据的时候，如果不通过docker commit生成新的镜像，使得数据作为镜像的一部分保存下来，那么当容器删除之后，数据自然而然的也会消失。为了能保存数据，容器中引用了数据卷的概念。

注意：数据卷是一个虚拟的目录，也就是它不是真实存在的东西，而是一种逻辑上存在的东西

数据卷（volume） 是一个虚拟目录，是容器内目录 与宿主机 目录之间映射的桥梁。

以Nginx为例，我们知道Nginx中有两个关键的目录：

  • html：放置一些静态资源

  • conf：放置配置文件

如果我们要让Nginx代理我们的静态资源，最好是放到html目录；如果我们要修改Nginx的配置，最好是找到conf下的nginx.conf文件。

但遗憾的是，容器运行的Nginx所有的文件都在容器内部。所以我们必须利用数据卷将两个目录与宿主机目录关联，方便我们操作。如图：

在上图中：

  • 我们创建了两个数据卷：conf、html

  • Nginx容器内部的conf目录和html目录分别与两个数据卷关联。

  • 而数据卷conf和html分别指向了宿主机的/var/lib/docker/volumes/conf/_data目录和/var/lib/docker/volumes/html/_data目录

这样以来，容器内的conf和html目录就 与宿主机的conf和html目录关联起来，我们称为挂载。此时，我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html/_data就是在操作容器内的/usr/share/nginx/html/_data目录！只要我们将静态资源放入宿主机对应目录，就可以被Nginx代理了。

注：

/var/lib/docker/volumes这个目录就是默认的存放所有容器数据卷的目录，其下再根据数据卷名称创建新目录，格式为/数据卷名/_data。

为什么不让容器目录直接指向 宿主机 目录呢？

  • 因为直接指向宿主机目录就与宿主机强耦合了，如果切换了环境，宿主机目录就可能发生改变了。由于容器一旦创建，目录挂载就无法修改，这样容器就无法正常工作了。

  • 但是容器指向数据卷，一个逻辑名称，而数据卷再指向宿主机目录，就不存在强耦合。如果宿主机目录发生改变，只要改变数据卷与宿主机目录之间的映射关系即可。

不过，我们通过由于数据卷目录比较深，不好寻找，通常我们也允许让容器直接与 宿主机 目录挂载而不使用数据卷

2.数据卷命令

数据卷的相关命令有：

命令 说明 文档地址
docker volume create 创建数据卷 docker volume create
docker volume ls 查看所有数据卷 docs.docker.com
docker volume rm 删除指定数据卷 docs.docker.com
docker volume inspect 查看某个数据卷的详情 docs.docker.com
docker volume prune 清除数据卷 docker volume prune

注意：容器与数据卷的挂载要在创建容器时配置，对于创建好的容器，是不能设置数据卷的。而且创建容器的过程中，数据卷会自动创建。

教学演示环节：演示一下nginx的html目录挂载

bash 复制代码 
# 1.首先创建容器并指定数据卷，注意通过 -v 参数来指定数据卷
docker run -d --name nginx -p 80:80 -v html:/usr/share/nginx/html nginx

# 2.然后查看数据卷
docker volume ls
# 结果
DRIVER    VOLUME NAME
local     29524ff09715d3688eae3f99803a2796558dbd00ca584a25a4bbc193ca82459f
local     html

# 3.查看数据卷详情
docker volume inspect html
# 结果
[
    {
        "CreatedAt": "2024-05-17T19:57:08+08:00",
        "Driver": "local",
        "Labels": null,
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/html/_data",
        "Name": "html",
        "Options": null,
        "Scope": "local"
    }
]

# 4.查看/var/lib/docker/volumes/html/_data目录
ll /var/lib/docker/volumes/html/_data
# 可以看到与nginx的html目录内容一样，结果如下：
总用量 8
-rw-r--r--. 1 root root 497 12月 28 2021 50x.html
-rw-r--r--. 1 root root 615 12月 28 2021 index.html

# 5.进入该目录，并随意修改index.html内容
cd /var/lib/docker/volumes/html/_data
vi index.html

# 6.打开页面，查看效果

# 7.进入容器内部，查看/usr/share/nginx/html目录内的文件是否变化
docker exec -it nginx bash

小结

3.挂载本地目录或文件

与数据卷挂载不同的是，本地目录挂载和容器内文件直接映射，可以说省略了中间一个数据卷。本地目录和容器内对应目录直接同步起来了。修改本地目录的数据就相当于修改了容器内目录。

注：这里本地目录指的就是宿主机 (虚拟机)中的目录。

教学演示，删除并重新创建mysql容器，并完成本地目录挂载：

  • 挂载/root/mysql/data到容器内的/var/lib/mysql目录

  • 挂载/root/mysql/init到容器内的/docker-entrypoint-initdb.d目录（初始化的SQL脚本目录）

  • 挂载/root/mysql/conf到容器内的/etc/mysql/conf.d目录（这个是MySQL配置文件目录）

在课前资料中已经准备好了mysql的init目录和conf目录：

以及对应的初始化SQL脚本和配置文件：

其中，hm.cnf主要是配置了MySQL的默认编码，改为utf8mb4；而hmall.sql则是后面我们要用到的黑马商城项目的初始化SQL脚本。

我们直接将整个mysql目录上传至虚拟机的/root目录下：

演示本地目录挂载：

bash 复制代码 
# 1.删除原来的MySQL容器
docker rm -f mysql

# 2.进入root目录
cd ~

# 3.创建并运行新mysql容器，挂载本地目录
docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  -v ./mysql/data:/var/lib/mysql \
  -v ./mysql/conf:/etc/mysql/conf.d \
  -v ./mysql/init:/docker-entrypoint-initdb.d \
  mysql

# 4.查看root目录，可以发现~/mysql/data目录已经自动创建好了
ls -l mysql
# 结果：
总用量 4
drwxr-xr-x. 2 root    root   20 5月  19 15:11 conf
drwxr-xr-x. 7 polkitd root 4096 5月  19 15:11 data
drwxr-xr-x. 2 root    root   23 5月  19 15:11 init

# 查看data目录，会发现里面有大量数据库数据，说明数据库完成了初始化
ls -l data

# 5.查看MySQL容器内数据
# 5.1.进入MySQL
docker exec -it mysql mysql -uroot -p123
# 5.2.查看编码表
show variables like "%char%";
# 5.3.结果，发现编码是utf8mb4没有问题
+--------------------------+--------------------------------+
| Variable_name            | Value                          |
+--------------------------+--------------------------------+
| character_set_client     | utf8mb4                        |
| character_set_connection | utf8mb4                        |
| character_set_database   | utf8mb4                        |
| character_set_filesystem | binary                         |
| character_set_results    | utf8mb4                        |
| character_set_server     | utf8mb4                        |
| character_set_system     | utf8mb3                        |
| character_sets_dir       | /usr/share/mysql-8.0/charsets/ |
+--------------------------+--------------------------------+

# 6.查看数据
# 6.1.查看数据库
show databases;
# 结果，hmall是黑马商城数据库
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| hmall              |
| information_schema |
| mysql              |
| performance_schema |
| sys                |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)
# 6.2.切换到hmall数据库
use hmall;
# 6.3.查看表
show tables;
# 结果：
+-----------------+
| Tables_in_hmall |
+-----------------+
| address         |
| cart            |
| item            |
| order           |
| order_detail    |
| order_logistics |
| pay_order       |
| user            |
+-----------------+
# 6.4.查看address表数据
+----+---------+----------+--------+----------+-------------+---------------+-----------+------------+-------+
| id | user_id | province | city   | town     | mobile      | street        | contact   | is_default | notes |
+----+---------+----------+--------+----------+-------------+---------------+-----------+------------+-------+
| 59 |       1 | 北京     | 北京   | 朝阳区    | 13900112222 | 金燕龙办公楼   | 李佳诚    | 0          | NULL  |
| 60 |       1 | 北京     | 北京   | 朝阳区    | 13700221122 | 修正大厦       | 李佳红    | 0          | NULL  |
| 61 |       1 | 上海     | 上海   | 浦东新区  | 13301212233 | 航头镇航头路   | 李佳星    | 1          | NULL  |
| 63 |       1 | 广东     | 佛山   | 永春      | 13301212233 | 永春武馆       | 李晓龙    | 0          | NULL  |
+----+---------+----------+--------+----------+-------------+---------------+-----------+------------+-------+
4 rows in set (0.00 sec)

3.镜像

1.镜像结构

要想自己构建镜像，必须先了解镜像的结构。

之前我们说过，镜像之所以能让我们快速跨操作系统部署应用而忽略其运行环境、配置，就是因为镜像中包含了程序运行需要的系统函数库、环境、配置、依赖。

因此，自定义镜像本质就是依次准备好程序运行的基础环境、依赖、应用本身、运行配置等文件，并且打包而成。

举个例子，我们要从0部署一个Java应用，大概流程是这样：

  • 准备一个linux服务（CentOS或者Ubuntu均可）

  • 安装并配置JDK

  • 上传Jar包

  • 运行jar包

那因此，我们打包镜像也是分成这么几步：

  • 准备Linux运行环境（java项目并不需要完整的操作系统，仅仅是基础运行环境即可）

  • 安装并配置JDK

  • 拷贝jar包

  • 配置启动脚本

上述步骤中的每一次操作其实都是在生产一些文件（系统运行环境、函数库、配置最终都是磁盘文件），所以镜像就是一堆文件的集合。

但需要注意的是，镜像文件不是随意堆放的，而是按照操作的步骤分层叠加而成，每一层形成的文件都会单独打包并标记一个唯一id，称为Layer （层）。这样，如果我们构建时用到的某些层其他人已经制作过，就可以直接拷贝使用这些层，而不用重复制作。

例如，第一步中需要的Linux运行环境，通用性就很强，所以Docker官方就制作了这样的只包含Linux运行环境的镜像。我们在制作java镜像时，就无需重复制作，直接使用Docker官方提供的CentOS或Ubuntu镜像作为基础镜像。然后再搭建其它层即可，这样逐层搭建，最终整个Java项目的镜像结构如图所示：

例：这里我们之前已经下载过MySQL的镜像了，现在下载redis镜像时就发现，这里有一层的镜像不用下载，在系统中已经存在了。redis镜像和MySQL镜像可以共享。

这就是镜像分层结构的好处之一。它可以增加一些基础镜像的复用性！

2.Dockerfile

由于制作镜像的过程中，需要逐层处理和打包，比较复杂，所以Docker就提供了自动打包镜像的功能。我们只需要将打包的过程，每一层要做的事情用固定的语法写下来，交给Docker去执行即可。

而这种记录镜像结构的文件就称为Dockerfile，其对应的语法可以参考官方文档：

Dockerfile reference | Docker Docs

其中的语法比较多，比较常用的有：

指令 说明 示例
FROM 指定基础镜像 FROM centos:6
ENV 设置环境变量，可在后面指令使用 ENV key value
COPY 拷贝本地文件到镜像的指定目录 COPY ./xx.jar /tmp/app.jar
RUN 执行Linux的shell命令，一般是安装过程的命令 RUN yum install gcc
EXPOSE 指定容器运行时监听的端口，是给镜像使用者看的 EXPOSE 8080
ENTRYPOINT 镜像中应用的启动命令，容器运行时调用 ENTRYPOINT java -jar xx.jar

例如，要基于Ubuntu镜像来构建一个Java应用，其Dockerfile内容如下：

bash 复制代码 
# 指定基础镜像
FROM ubuntu:16.04
# 配置环境变量，JDK的安装目录、容器内时区
ENV JAVA_DIR=/usr/local
ENV TZ=Asia/Shanghai
# 拷贝jdk和java项目的包
COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
# 设定时区
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone
# 安装JDK
RUN cd $JAVA_DIR \
 && tar -xf ./jdk8.tar.gz \
 && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8
# 配置环境变量
ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
# 指定项目监听的端口
EXPOSE 8080
# 入口，java项目的启动命令
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]

思考一下：以后我们会有很多很多java项目需要打包为镜像，他们都需要Linux系统环境、JDK环境这两层，只有上面的3层不同（因为jar包不同）。如果每次制作java镜像都重复制作前两层镜像，是不是很麻烦。

所以，就有人提供了基础的系统加JDK环境，我们在此基础上制作java镜像，就可以省去JDK的配置了：

bash 复制代码 
# 基础镜像
FROM openjdk:11.0-jre-buster
# 设定时区
ENV TZ=Asia/Shanghai
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone
# 拷贝jar包
COPY docker-demo.jar /app.jar
# 入口
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]

把镜像配置中的一般不变的配置再抽取出来，配置成一个基础镜像！

3.小结

4.网络

在我们安装docker时，都会在虚拟机中创建一个虚拟的网卡。网卡的默认名字就叫docker0，并且给这个网卡创建一个虚拟的网桥。每个我们创建的容器默认以桥接的方式与网桥建立连接。每个容器的ip都会和docker0在同一个网段下 (就是网络号相同)。因此，虽然每个容器都在一个独立空间，但它们彼此之间通过网桥建立连接，并且可以相互访问！

但现在就有个问题，当我们启动更多的容器时，容器启动的先后顺序可能会使ip地址发生变化，因此我们不应该使用网络的ip地址连接容器。

因此引出自定义网络。加入自定义网络的容器可以通过容器名互相访问！而不是使用ip地址。

容器名不会随着容器启动而改变，所以通过文件名访问是个很好的办法。

我们借助于docker的网络功能来解决这个问题，官方文档：

docker network | Docker Docs

常见命令有：

命令 说明 文档地址
docker network create 创建一个网络 docker network create
docker network ls 查看所有网络 docs.docker.com
docker network rm 删除指定网络 docs.docker.com
docker network prune 清除未使用的网络 docs.docker.com
docker network connect 使指定容器连接加入某网络 docs.docker.com
docker network disconnect 使指定容器连接离开某网络 docker network disconnect
docker network inspect 查看网络详细信息 docker network inspect
bash 复制代码 
# 1.首先通过命令创建一个网络，网络名为hmall
docker network create hmall

# 2.然后查看网络
docker network ls
# 结果：
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
639bc44d0a87   bridge    bridge    local
403f16ec62a2   hmall     bridge    local
0dc0f72a0fbb   host      host      local
cd8d3e8df47b   none      null      local
# 其中，除了hmall以外，其它都是默认的网络

# 3.让dd和mysql都加入该网络，注意，在加入网络时可以通过--alias给容器起别名
# 这样该网络内的其它容器可以用别名互相访问！
# 3.1.mysql容器，指定别名为db，另外每一个容器都有一个别名是容器名
docker network connect hmall mysql --alias db
# 3.2.db容器，也就是我们的java项目
docker network connect hmall dd

# 4.进入dd容器，尝试利用别名访问db
# 4.1.进入容器
docker exec -it dd bash
# 4.2.用db别名访问
ping db
# 结果
PING db (172.18.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from mysql.hmall (172.18.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.070 ms
64 bytes from mysql.hmall (172.18.0.2): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.056 ms
# 4.3.用容器名访问
ping mysql
# 结果：
PING mysql (172.18.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from mysql.hmall (172.18.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.044 ms
64 bytes from mysql.hmall (172.18.0.2): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.054 ms

记录一个我Java部署碰到的一个问题，docker上容器能正常运行，日志也输出正常，但浏览器访问不到：如果都映射正确，但是在其他机器或还是外部宿主机中访问不到。

注意启动容器是否有这样的警告

这个警告代表：IPv4转发已禁用。网络是行不通的。是因为IPv4转发被禁用了，只需要开启就可以了。

开启方式：

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