【Docker】Docker简介

2023-09-13 11:26:13

Docker简介

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1. Docker简介

1.1 什么是Docker？

  • Docker是一个容器引擎，提供了一套完整的容器解决方案。
  • Docker是2014年最火热的开源项目，由Docker公司 (www.docker.com)领导开发，基于Apache 2.0开源授权协议发行。
  • Docker是用Go语言开发的，其源码在https://github.com/docker/docker。
  • Docker的官方文档在https://docs.docker.com，该文档非常详细，是学习Docker的最佳途径。

1.2 什么是容器？

  • 容器是一种历史悠久的虚拟化技术，如OpenVZ， Solaris上的Zones， Linux上的LXC等，都是容器的不同实现方式。
  • 一个容器实质上就是运行在宿主机上的一个进程。只不过在启动这个进程之前，进行了一些特殊处理，让这个进程进入了一个全新的虚拟环境，与宿主机环境分开。所以这个进程以及它的子进程认为自己运行在一个独立的世界里面。

【宿主机】宿主机（Host）是指在虚拟化环境中，运行虚拟机的物理计算机或服务器。在宿主机上安装并运行虚拟化软件（如VMware、Hyper-V、KVM等），这些软件将宿主机的硬件资源抽象化，创建并模拟出多个虚拟环境。宿主机管理虚拟机的生命周期，包括创建、启动、停止、迁移和删除等操作。

简而言之，宿主机是虚拟化环境中的物理计算机或服务器，通过虚拟化软件提供资源并管理虚拟机的运行，实现资源的共享和利用率的最大化。
在这里插入图片描述

1.3 容器的优势？

相比于传统的KVM、ZEN等虚拟化及半虚拟化技术来说：

  • 创建容器速度快，速度在1秒左右，而传统虚拟机需要15秒以上
  • 删除容器速度快，速度也在几秒左右
  • 容器运行占用的额外开销非常小。在一个宿主机上，能运行的容器数量更多

正因为容器的这些轻、快的特点，所以容器技术又叫做轻量虚拟化技术，在很多场合下，容器技术比传统虚拟化技术更有优势。

1.4 Docker的优势？

Docker之前的各种容器技术，最大问题是使用起来不方便，只有少数技术高手才能熟练应用。而Docker最大的优势，就是让容器的管理变得极其方便，不需要掌握高深的技术就能使用。正是Docker的出现，才使得容器技正所谓“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”术开始大规模应用起来。

没有容器之前，我们本地部署正常的应用程序到了生产环境很容易出现问题，经常修复各种部署错误就要花费数天的时间。有了容器之后，就不存在这种问题了。容器通过操作系统虚拟化的方式，为应用程序提供了环境兼容性和平台无关性。

以 Docker 为首的容器工具提出了“一次构建，到处运行”的口号。Docker的集装箱思想，隔离机制，将容器隔离开来，项目与环境一起打包（镜像），把镜像放在Docker仓库（Docker Hub）中，要使用的时候直接下载镜像即可。

1.5 虚拟技术与容器技术Docker的区别？

  • 虚拟技术：通过安装vmware软件虚拟出多台电脑（隔离出多台虚拟机），启动速度慢（几分钟），笨重（几个G）

传统的虚拟机要虚拟出一条硬件，运行一个完整的操作系统，在这个系统上安装和运行软件。

  • 容器化技术：Docker同样是隔离机制，但只需要运行镜像即可，启动速度快几秒，轻巧（几M、KB）

容器之间相互隔离，每个容器内部都有自己的文件系统，互不影响，容器没有自己的内核，轻便。

1.6 为什么学习Docker?

Docker很可能改变传统的软件“交付”方式和“运行”方式，也可能在绝大多数场合取代传统虚拟机的地位。因此整个IT界都在积极探索如何运用Docker来进行技术变革。

  • 可以跟上技术的发展趋势
  • 可以系统学习Linux各种知识，包括进程、文件系统、网络、设备管理等各方面
  • 可以把Docker源码当做学习Go语言的最佳参考
  • 可以通过Docker来了解开源社区是如何运作的
  • 可以尝试在工作中应用Docker来解决实际问题

2. 安装Docker

目前Docker已可以安装到绝大多数Linux发行版上，包括Ubuntu、Centos、Redhat等，也可以安装到苹果的Mac OS上。在各种操作系统上安装Docker的详细步骤：https://docs.docker.com/installation/ 。以下以Ubuntu上22.04为例，安装Docker稳定版。

  1. 通过uname -i，如果是x86 64则为64位系统；确认Linux内核版本>= 3.10，通过uname-r可以查看到内核版本信息
    在这里插入图片描述

  2. 从Ubuntu官方仓库安装Docker稳定版，通过 apt-get 命令来安装软件：
    更新仓库：sudo apt-get update
    在这里插入图片描述
    安装Docker：sudo apt-get install docker.io
    在这里插入图片描述

  3. 启动和停止Docker Server
    （sudo用于普通用户可以使用root权限来执行指定命令）
    启动：sudo service docker start
    停止：sudo service docker stop
    重启：sudo service docker restart

3. Docker架构

Docker是一个经典的CS架构：

  • Docker Server：它是一个守护进程(Daemon)，即一直运行在后台，它内嵌了一个Web Server，这个便于管理和交互的Web界面可以通过浏览器访问，让用户可以通过图形化界面来管理和监控Docker容器、镜像、网络等资源。用户可以在Web界面中创建、启动、停止、删除容器，导入或导出镜像，查看日志等操作，而无需使用命令行。
  • Docker Client：它是一个命令行工具，通过HTTP协议与Docker Server交互。巧妙的是，Docker Server与Docker client共用同一个可执行文件。通过 which docker这个命令就可以找到它安装后的路径。

【CS架构】：CS架构是Client-Server架构的缩写，即客户端-服务器架构。它是一种常见的计算机系统架构，用于构建分布式系统和网络应用。

在CS架构中，系统被分为两个主要部分：客户端和服务器。客户端是用户与之交互的界面，它通常运行在用户的计算设备上，例如个人电脑、手机或平板电脑。服务器则负责处理客户端的请求，并提供相应的服务或资源。客户端和服务器通过网络进行通信。客户端发送请求给服务器，并等待服务器的响应。服务器接收到请求后，执行相应的操作，然后将结果返回给客户端。这种请求-响应的通信模型是CS架构的核心特点。CS架构的优点在于它具有良好的可扩展性和灵活性。通过将服务集中在服务器上，可以实现统一的管理和资源共享。客户端可以简单地通过网络访问服务器上的服务，而无需关心服务的具体实现和部署。

在Docker中，客户端可以是开发人员使用的Docker命令行工具或者Docker图形界面工具，用于管理和操作容器。而服务器则是Docker守护进程，负责接收和处理客户端的请求，并管理容器的创建、运行和销毁。

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4. Docker命令

查看所有命令的使用方法：https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/docker/

4. 1 Docker镜像

每个Docker容器运行在独立的虚拟环境中，虚拟环境包括多个方面，其中最重要的就是独立的文件系统，在这个文件系统中的读写操作，既不影响宿主机的文件系统也不影响其它容器的文件系统。

我们可以简单的把Docker镜像理解成一个目录。Docker Server在启动容器的时候，根据这个镜像目录复制出一个新的目录。当容器的进程启动时，会把这个进程的根目录（也就是文件系统的根目录）设置为这个新的目录。这样，新的目录就成为容器的根文件系统 (rootfs)。

（1）查看所有的镜像

命令：docker images

  • IMAGE ID：镜像的唯一的ID
  • TAG：镜像的版本标签，每个镜像上可以打上一个或多个TAG标签
  • Repository：镜像的仓库源，每个镜像存储在一个仓库中，找到镜像可以下载和运行
  • Repository:TAG：唯一标识了一个镜像
  • CREATED：镜像的创建时间
  • SIZE：镜像的大小
    在这里插入图片描述

（2）搜索镜像

命令：docker search 镜像名称

在这里插入图片描述
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（3）下载镜像

命令：docker pull 镜像名称[:tag] （没有带上tag，则默认下载最新版本的镜像）

lin@lin-virtual-machine:~/桌面$ docker pull mysql
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/mysql
b193354265ba: Pull complete    # 分层下载
14a15c0bb358: Pull complete 
02da291ad1e4: Pull complete 
9a89a1d664ee: Pull complete 
a24ae6513051: Pull complete 
b85424247193: Pull complete 
9a240a3b3d51: Pull complete 
8bf57120f71f: Pull complete 
c64090e82a0b: Pull complete 
af7c7515d542: Pull complete 
Digest: sha256:c0455ac041844b5e65cd08571387fa5b50ab2a6179557fd938298cab13acf0dd   # 签名：防伪标记
Status: Downloaded newer image for mysql:latest
docker.io/library/mysql:latest   # 镜像的真实地址
# docker pull mysql = docker pull docker.ip/library/mysql:latest

lin@lin-virtual-machine:~/桌面$ docker pull mysql:5.7    # 下载指定的版本号，版本号可以在Docker Hub中查看
5.7: Pulling from library/mysql
70e9ff4420fb: Pull complete 
7ca4383b183f: Pull complete 
3e282e7651b1: Pull complete 
1ffa0e0ca707: Pull complete 
6eb790cf6382: Pull complete 
b4b277ff2929: Pull complete 
692fe4469429: Pull complete 
c0d447d97bbd: Pull complete 
99ee594517ba: Pull complete 
a9ae52de4d77: Pull complete 
66cc05a182b5: Pull complete 
Digest: sha256:2c23f254c6b9444ecda9ba36051a9800e8934a2f5828ecc8730531db8142af83
Status: Downloaded newer image for mysql:5.7
docker.io/library/mysql:5.7

（4）删除镜像

官网原话：You can remove an image using its short or long ID, its tag, or its digest.

命令：
docker rmi 镜像名 通过镜像名删除某个镜像
docker rmi -f 镜像ID 通过镜像ID删除某个镜像
docker rmi -f 镜像1ID 镜像2ID 镜像3ID 批量删除多个镜像
docker rmi -f $(docker images -aq) 显示所有的镜像ID，将ID作为参数传入，递归删除所有镜像

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4.2 Docker容器

  • -i-t 这两个选项经常一起使用，可以缩写为-it，用于创建交互式容器
  • -d，让容器运行在后台，用于创建守护式容器
  • --name 为容器指定一个名称
    容器运行成功后，会返回一个64字符的容器ID，作为容器的唯一标识。类似于镜像ID，容器ID也可以采用简写形式。

4.2.1 创建并运行容器

有镜像才可以创建容器

命令：docker run [可选参数] image，通过 docker help run命令可以看到可选参数

  • -d 后台方式运行容器
  • -it 使用交互的方式运行，可以进入容器查看内容
  • -p 随机指定容器的端口
  • -P 指定容器的端口
  • --name="容器名字" 用来区分运行的是哪个容器

docker run的运行流程：docker run某个镜像之后，先会在本地找这个镜像，如果有的话直接运行即可，如果没有的话，会到Docker Hub仓库中下载。判断Docker Hub是否能够找得到这个镜像，如果找不到则报错，找得到则下载这个镜像到本地，然后运行镜像。

如果从Docker官方Registry拉取镜像速度很慢，可以尝试 daocloud 提供的加速器服务，详细使用方法见：https://dashboard.daocloud.io/mirror
在这里插入图片描述

（1）运行交互式容器

【例如】通过如下命令来运行一个交互式容器：docker run -it centos:6 /bin/bash

  • -it：指定要创建交互式容器
  • centos:6：指定了使用CentOS 6镜像作为容器的基础
  • /bin/bash： 在容器内部启动一个bash shell进程

通过如上命令，我们启动了新的shell，并运行在容器环境中。由于是一个交互式容器，所以我们会离开当前的shell，被这个新的shell带入到容器的虚拟世界中，此后我们在这个shell里面执行的任何命令，都是相对于这个虚拟世界的。当我们在新的shell里面执行 exit ，就结束了这个 bash 进程，从而也结束了这个容器，我们从虚拟世界又返回到宿主机的现实世界。

【解释】

当我们在计算机上打开终端或命令行界面时，我们可以输入各种指令来告诉计算机做什么。这些指令需要被一个程序来解释和执行。而这个程序就是命令解释器。

在Linux系统中，Bash（Bourne Again SHell）是最常用的命令解释器之一。它是一种强大而灵活的工具，提供了一个交互式的命令行界面，类似于我们在终端中看到的命令提示符，让用户能够与计算机进行交互。

当我们在Docker容器中运行命令时，我们可以指定要在容器内启动的进程或应用程序。而/bin/bash就是一个路径，表示在容器内部启动一个bash shell进程。而bash shell提供了一个命令行界面，允许我们在容器内执行各种命令，并与容器进行交互。通过使用bash shell，我们可以在容器内部运行程序、配置环境、管理文件等。

所以，当我们在Docker中使用docker run -it centos:6 /bin/bash命令时，我们实际上是在基于CentOS 6的Docker容器中启动了一个交互式的bash shell进程，以便我们可以在容器内部执行命令并进行各种操作。

如下图所示：通过命令与容器进行交互，其中89afd7cf4104是容器ID；通过exit命令从容器中退回主机。

在这里插入图片描述

（2）运行守护式容器

交互式容器适合一些临时性的任务，当退出bash的时候，交互式容器的生命也就结束了。大多数场合下，我们需要的是守护式容器。需要注意的是，后台启动容器需要一个前台进程，否则docker发现没有应用，会自动停止容器，docker ps后无法看到容器正在运行。

【例如】通过如下方式运行守护式容器：docker run -d redis

  • -d： 创建守护式容器
  • redis：镜像名称，这里只有仓库名称，没有指定TAG，那么就使用默认TAG是最新版latest
  • 没有指定命令：那么会使用镜像所提供的默认命令。redis镜像的默认命令是/entrypoint.sh redis-server

守护式容器运行在后台，这样我们就可以继续留在当前shell中进行其它操作，如查看日志等，而不会受到容器运行的影响。相反，交互式容器运行则是在前台运行，意味着容器启动后会占用当前的终端或命令行界面，并一直处于运行状态，直到我们退出容器或关闭终端。
在这里插入图片描述

4.2.2 查看容器信息

  • docker ps：查看容器的基本信息
  • docker ps -a：列出所有正在运行的容器+历史运行过的容器
  • docker ps -n=?：列出最近创建的n个容器
  • docker ps -q：只显示正在运行的容器ID

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  • docker inspect [容器ID]：查看容器的详细信息（查看元数据）
    返回的信息是JSON格式的，有时候我们需要获取这些信息来进行二次开发，例如容器的IP地址。

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  • docker inspect -f 可以指定查看某种信息，例如查看容器的IP地址：
    docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}} ' [容器ID]
  • docker top 容器ID查看容器进程信息

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4.2.3 退出容器

  • exit：停止容器并退出
  • ctrl + p + q ：容器不停止，但退出

4.2.4 删除容器

  • 指定容器删除：docker rm [容器ID] （但不可以删除正在运行的容器，如果要强制删除，docker rm -f 容器ID）
  • 删除所有容器：
  • docker rm -f $(docker ps -aq) （将所有的容器ID作为参数传入，递归删除）
  • docker ps -a -q | xargs docker rm（docker ps -a -q显示所有的容器ID，管道会将第一个命令的输出传递给下一个命令作为输入，所以所有的容器ID会作为下一个命令的输入条件。使用xargs命令将前一个命令的输出作为参数传递给docker rm命令）

4.2.5 启动和停止容器

  • 启动容器：docker start 容器ID
  • 重启容器：docker restart 容器ID
  • 停止当前正在运行的容器：docker stop 容器ID
  • 强制停止当前正在运行的容器：docker kill 容器ID

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4.2.6 进入当前正在运行的容器

  • docker exec -it 容器ID bin/bash 以交互模式进入容器，exec是处理，-it表示交互
  • docker attach 容器ID

两者的区别：

  • docker exec是进入一个容器后开启一个新的终端，可以在容器里面操作
  • docker attach是进入容器正在执行的终端，不会启动新的进程

4.3 其它

（1）查看日志

  • 先编写一段shell脚本，在后台运行容器
  • 查看容器是否有在运行
  • 查看所有日志：docker logs [options] 容器ID

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（2）从容器内拷贝文件到主机上

命令：docker cp 容器ID:容器内的路径 目标主机的路径

# 查看当前主机目录下的文件 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ /]# cd /home 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# ls 
ecs-assist-user 

# 查看正在运行的容器 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# docker ps 
CONTAINER ID   IMAGE    COMMAND               CREATED       STATUS       PORTS    NAMES 
71b9201fa758   centos  "/bin/sh -c 'while t…" 3 hours ago   Up 3 hours            nostalgic_ride 
c426cb0f4bc5   centos  "bin/bash"             8 hours ago   Up 8 hours            inspiring_elbakyan 

# 进入docker容器内部 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# docker attach c426cb0f4bc5 
[root@c426cb0f4bc5 /]# cd /home  

# 在容器中的目录下创建文件 
[root@c426cb0f4bc5 home]# touch test.java 
[root@c426cb0f4bc5 home]# ls 
test.java 
[root@c426cb0f4bc5 home]# exit 
exit

# 将容器中目录下的文件拷贝到主机里的目录下 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# docker cp c426cb0f4bc5:/home/test.java /home
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# ls 
ecs-assist-user test.java 

# 拷贝是手动的，可以使用-v卷技术自动实现

5. Docker应用实验

实验描述：

  1. 先创建一个守护式容器A运行Redis Server
  2. 再创建一个交互式容器B，在里面安装Redis客户端
  3. 最后使用Redis客户端去访问Redis Server

本实验模拟了需要两个机器，分别运行客户端和服务端程序的场景

  1. docker run -d ....
    docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}} ' [A的容器ID]
  2. docker run -it .... /bin/bash
    apt-get install redis-server
    redis-cli
  3. redis-cli -h 容器A的IP地址
    做redis的基本操作
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