Docker基础

小林学习编程2024-07-29 2:04

Docker基础

文章目录

1、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：

https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/cli/

1.1、命令介绍

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 docker start
docker restart 重新启动容器 docker restart
docker rm 删除指定容器 docs.docker.com
docker ps 查看容器 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

用一副图来表示这些命令的关系：

补充：

默认情况下，每次重启虚拟机我们都需要手动启动Docker和Docker中的容器。通过命令可以实现开机自启：

powershell 复制代码 
# Docker开机自启
systemctl enable docker

# Docker容器开机自启
docker update --restart=always [容器名/容器id]

以Nginx为例给大家演示上述命令

powershell 复制代码 
# 第1步，去DockerHub查看nginx镜像仓库及相关信息

# 第2步，拉取Nginx镜像
docker pull nginx

# 第3步，查看镜像
docker images
# 结果如下：
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
nginx        latest    605c77e624dd   16 months ago   141MB
mysql        latest    3218b38490ce   17 months ago   516MB

# 第4步，创建并允许Nginx容器
docker run -d --name nginx -p 80:80 nginx

# 第5步，查看运行中容器
docker ps
# 也可以加格式化方式访问，格式会更加清爽
docker ps --format "table {{.ID}}\t{{.Image}}\t{{.Ports}}\t{{.Status}}\t{{.Names}}"

# 第6步，访问网页，地址：http://虚拟机地址

# 第7步，停止容器
docker stop nginx

# 第8步，查看所有容器
docker ps -a --format "table {{.ID}}\t{{.Image}}\t{{.Ports}}\t{{.Status}}\t{{.Names}}"

# 第9步，再次启动nginx容器
docker start nginx

# 第10步，再次查看容器
docker ps --format "table {{.ID}}\t{{.Image}}\t{{.Ports}}\t{{.Status}}\t{{.Names}}"

# 第11步，查看容器详细信息
docker inspect nginx

# 第12步，进入容器,查看容器内目录
docker exec -it nginx bash
# 或者，可以进入MySQL
docker exec -it mysql mysql -uroot -p

# 第13步，删除容器
docker rm nginx
# 发现无法删除，因为容器运行中，强制删除容器
docker rm -f nginx
1.2、Docker命令起别名
powershell 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

然后，执行命令使别名生效

PowerShell 复制代码 
source /root/.bashrc
2、数据卷

容器是隔离环境，容器内程序的文件、配置、运行时产生的容器都在容器内部，我们要读写容器内的文件非常不方便。大家思考几个问题：

  • 如果要升级MySQL版本，需要销毁旧容器，那么数据岂不是跟着被销毁了？
  • MySQL、Nginx容器运行后，如果我要修改其中的某些配置该怎么办？
  • 我想要让Nginx代理我的静态资源怎么办？

因此，容器提供程序的运行环境，但是程序运行产生的数据、程序运行依赖的配置都应该与容器解耦。

2.1、什么是数据卷

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：

暂时无法在飞书文档外展示此内容

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。

小提示：

/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。

2.2、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。

演示一下nginx的html目录挂载

PowerShell 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

演示一下MySQL的匿名数据卷

PowerShell 复制代码 
# 1.查看MySQL容器详细信息
docker inspect mysql
# 关注其中.Config.Volumes部分和.Mounts部分

我们关注两部分内容，第一是.Config.Volumes部分：

JSON 复制代码 
{
  "Config": {
    // ... 略
    "Volumes": {
      "/var/lib/mysql": {}
    }
    // ... 略
  }
}

可以发现这个容器声明了一个本地目录，需要挂载数据卷，但是数据卷未定义。这就是匿名卷。

然后，我们再看结果中的.Mounts部分：

JSON 复制代码 
{
  "Mounts": [
    {
      "Type": "volume",
      "Name": "29524ff09715d3688eae3f99803a2796558dbd00ca584a25a4bbc193ca82459f",
      "Source": "/var/lib/docker/volumes/29524ff09715d3688eae3f99803a2796558dbd00ca584a25a4bbc193ca82459f/_data",
      "Destination": "/var/lib/mysql",
      "Driver": "local",
    }
  ]
}

可以发现，其中有几个关键属性：

  • Name：数据卷名称。由于定义容器未设置容器名，这里的就是匿名卷自动生成的名字，一串hash值。
  • Source：宿主机目录
  • Destination : 容器内的目录

上述配置是将容器内的/var/lib/mysql这个目录，与数据卷29524ff09715d3688eae3f99803a2796558dbd00ca584a25a4bbc193ca82459f挂载。于是在宿主机中就有了/var/lib/docker/volumes/29524ff09715d3688eae3f99803a2796558dbd00ca584a25a4bbc193ca82459f/_data这个目录。这就是匿名数据卷对应的目录，其使用方式与普通数据卷没有差别。

接下来，可以查看该目录下的MySQL的data文件：

Bash 复制代码 
ls -l /var/lib/docker/volumes/29524ff09715d3688eae3f99803a2796558dbd00ca584a25a4bbc193ca82459f/_data

注意：每一个不同的镜像，将来创建容器后内部有哪些目录可以挂载，可以参考DockerHub对应的页面

2.3、挂载本地目录或文件

可以发现，数据卷的目录结构较深，如果我们去操作数据卷目录会不太方便。在很多情况下，我们会直接将容器目录与宿主机指定目录挂载。挂载语法与数据卷类似：

Bash 复制代码 
# 挂载本地目录
-v 本地目录:容器内目录
# 挂载本地文件
-v 本地文件:容器内文件

注意 ：本地目录或文件必须以 / 或 ./开头，如果直接以名字开头，会被识别为数据卷名而非本地目录名。

例如：

Bash 复制代码 
-v mysql:/var/lib/mysql # 会被识别为一个数据卷叫mysql，运行时会自动创建这个数据卷
-v ./mysql:/var/lib/mysql # 会被识别为当前目录下的mysql目录，运行时如果不存在会创建目录

我们演示本地目录挂载：

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/ |
+--------------------------+--------------------------------+
3、镜像

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：

3.1、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：

https://docs.docker.com/engine/reference/builder/

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：

Dockerfile 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"]

同学们思考一下：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：

Dockerfile 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"]
4、网络

首先，我们查看下MySQL容器的详细信息，重点关注其中的网络IP地址：

Bash 复制代码 
# 1.用基本命令，寻找Networks.bridge.IPAddress属性
docker inspect mysql
# 也可以使用format过滤结果
docker inspect --format='{{range .NetworkSettings.Networks}}{{println .IPAddress}}{{end}}' mysql
# 得到IP地址如下：
172.17.0.2

# 2.然后通过命令进入dd容器
docker exec -it dd bash

# 3.在容器内，通过ping命令测试网络
ping 172.17.0.2
# 结果
PING 172.17.0.2 (172.17.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.053 ms
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.059 ms
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.058 ms

发现可以互联，没有问题。

但是，容器的网络IP其实是一个虚拟的IP，其值并不固定与某一个容器绑定，如果我们在开发时写死某个IP，而在部署时很可能MySQL容器的IP会发生变化，连接会失败。

所以，我们必须借助于docker的网络功能来解决这个问题，官方文档：

https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/network/

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

教学演示：自定义网络

Bash 复制代码 
# 1.首先通过命令创建一个网络
docker network create demo

# 2.然后查看网络
docker network ls
# 结果：
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
639bc44d0a87   bridge    bridge    local
403f16ec62a2   demo     bridge    local
0dc0f72a0fbb   host      host      local
cd8d3e8df47b   none      null      local
# 其中，除了demo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 demo mysql --alias db
# 3.2.db容器，也就是我们的java项目
docker network connect demo 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.demo (172.18.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.070 ms
64 bytes from mysql.demo (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.demo (172.18.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.044 ms
64 bytes from mysql.demo (172.18.0.2): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.054 ms

OK，现在无需记住IP地址也可以实现容器互联了。

总结：

  • 在自定义网络中，可以给容器起多个别名，默认的别名是容器名本身
  • 在同一个自定义网络中的容器，可以通过别名互相访问
5、DockerCompose

Docker Compose可以帮助我们实现多个相互关联的Docker容器的快速部署。它允许用户通过一个单独的 docker-compose.yml 模板文件（YAML 格式）来定义一组相关联的应用容器。

基本语法

docker-compose.yml文件的基本语法可以参考官方文档：

https://docs.docker.com/compose/compose-file/compose-file-v3/

docker-compose文件中可以定义多个相互关联的应用容器，每一个应用容器被称为一个服务（service）。由于service就是在定义某个应用的运行时参数，因此与docker run参数非常相似。

举例来说，用docker run部署MySQL的命令如下：

Bash 复制代码 
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 \
  --network hmall
  mysql

如果用docker-compose.yml文件来定义，就是这样：

YAML 复制代码 
version: "3.8"

services:
  mysql:
    image: mysql
    container_name: mysql
    ports:
      - "3306:3306"
    environment:
      TZ: Asia/Shanghai
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123
    volumes:
      - "./mysql/conf:/etc/mysql/conf.d"
      - "./mysql/data:/var/lib/mysql"
    networks:
      - new
networks:
  new:
    name: demo

对比如下：

docker run 参数 docker compose 指令 说明
--name container_name 容器名称
-p ports 端口映射
-e environment 环境变量
-v volumes 数据卷配置
--network networks 网络

基础命令

编写好docker-compose.yml文件，就可以部署项目了。常见的命令：

https://docs.docker.com/compose/reference/

基本语法如下：

Bash 复制代码 
docker compose [OPTIONS] [COMMAND]

其中，OPTIONS和COMMAND都是可选参数，比较常见的有：

类型 参数或指令 说明
Options -f 指定compose文件的路径和名称
-p 指定project名称。project就是当前compose文件中设置的多个service的集合，是逻辑概念
Commands up 创建并启动所有service容器
down 停止并移除所有容器、网络
ps 列出所有启动的容器
logs 查看指定容器的日志
stop 停止容器
start 启动容器
restart 重启容器
top 查看运行的进程
exec 在指定的运行中容器中执行命令
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