Docker 篇-Docker 详细安装、了解和使用 Docker 核心功能（数据卷、自定义镜像 Dockerfile、网络）

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文章目录

        1.0 Docker 概述

        1.1 Docker 主要组成部分

        1.2 Docker 安装

        2.0 Docker 常见命令

        2.1 常见的命令介绍

        2.2 常见的命令演示

        3.0 数据卷

        3.1 数据卷常见的命令

        3.2 常见数据卷命令的演示

        3.3 挂载本地目录或文件

        4.0 自定义镜像

        4.1 Dockerfile 文件

        5.0 网络

        5.1 常见的命令

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        1.0 Docker 概述

        Docker 是一个开源平台，用于自动化应用程序的部署、扩展和管理，采用的是容器化技术。它允许开发者将应用程序及其所有依赖项打包成轻量级、可移植的容器，从而确保无论在何种环境中运行，应用程序都能够保持一致的行为。

        1.1 Docker 主要组成部分

        Docker 镜像：镜像是一个轻量级、可执行的独立软件包，包含了运行某个软件所需的所有代码、库、环境变量和配置文件。镜像是不可变的，可以从它们创建容器。

        Docker 容器：容器是从镜像创建的运行实例，是轻量级的、隔离的执行环境。容器共享宿主操作系统的核心，但相互之间是隔离的。

        Docker Hub：这是 Docker 的公共仓库，用户可以在这里存储和分享 Docker 镜像。

        1.2 Docker 安装

通过在华为云上安装 Ubuntu 版本的 Docker：

        1）若您安装过 Docker，需要先删掉，之后再安装依赖

sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io
sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl gnupg2 software-properties-common

        2）根据版本不同，运行公钥，添加软件仓库

信任 Docker 的 GPG 公钥：

curl -fsSL https://mirrors.huaweicloud.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

对于 amd64 架构的计算机，添加软件仓库：

sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://mirrors.huaweicloud.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

对于树莓派或其它 Arm 架构计算机，请运行：

echo "deb [arch=armhf] https://mirrors.huaweicloud.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list

         3）更新索引文件并安装

sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce

         4）添加镜像

        首先执行命令，打开文件：

vi /etc/docker/daemon.json 

        添加镜像信息：

{"registry-mirrors": ["https://docker.m.daocloud.io","https://dockerhub.timeweb.cloud","https://huecker.io"]
}

如图： 

        文件内容输入后，再执行以下命令：

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

        5）最后，测试 Docker 是否安装好

输入以下命令：

docker images

出现的结果为： 

         这就完成 Dcoker 安装了。

        2.0 Docker 常见命令

        先来介绍常见的命令，其他不常见的命令可以参考：

Docker 的官方文档：docker | Docker Docs

        2.1 常见的命令介绍

        1）docker pull：拉取镜像

        2）docker push：推送镜像

        3）docker images：查看本地镜像

        4）docker rmi：删除指定本地镜像

        5）docker run：创建容器并运行容器

        6）docker stop：停止指定容器

        7）docker start：启动指定容器

        8）docker restart：重启指定容器

        9）docker rm：删除指定容器

        10）docker ps：查看容器

        11）docker logs：查看容器运行日志

        12）docker exec：进入容器

        13）docker save：保存镜像到本地压缩文件

        14）docker load：加载本地压缩文件到镜像

        15）docker inspect：查看容器详情信息

        16）docker build：创建本地镜像

用一副图来表示这些命令的关系：

        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：

# 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]

        2.2 常见的命令演示

使用 Docker 安装 Nginx 软件为例子：

        1）首先从 Docker 中央仓库中拉取 nginx镜像：

docker pull nginx

具体如下：

        2）查看镜像：

docker images

具体如下：

        成功从 Docker 中央仓库中拉取到 nginx 镜像。

        3）创建并运行容器：

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

        命令解析：-d 指在后台运行，--name 指定容器的名字，-p 端口映射，nignx 镜像名 

 具体如下：

        4）查看运行容器：

docker ps

具体如下：

也可以加格式化访问，会更加清爽：

docker ps --format "table {{.ID}}\t{{.Image}}\t{{.Ports}}\t{{.Status}}\t{{.Names}}"

具体如下：

        5）访问网址：

        因为 nginx 已经部署到了云服务器了，那么通过 IP：端口号进行访问

具体如下：

        成功访问了。

        6）停止容器：

docker stop nginx

具体如下：

        停止之后，通过查看容器运行情况，发现 nginx 容器已经停止了。

        7）启动容器：

docker start nginx

具体如下：

        通过启动命令之后，再查看运行容器，发现 nginx 正在运行。

        8）查看容器详情：

docker inspect nginx

具体如下：

        9）进入容器，查看容器目录

docker exec -it nginx bash

具体如下：

        进入到 nginx 容器中，通过 ls 命令查看容器中的目录

额外举个 MySQL 的例子：

        通过 docker exec -it mysql bash 进入到 mysql 容器，再通过 mysql -uroot -p 进入到 mysql 控制台

具体如下：

         10）强制删除运行中的容器

docker rm nginx -f

具体如下：

        删除完之后，查看运行中的容器，发现 nginx 已经被删除了。

        11）查看日志

        通过 mysql 举个例子

docker logs -f mysql

具体如下：

        3.0 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。

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

        比如说，MySQL、nginx 容器运行后，如果需要修改其中某些配置该怎么办？这时候，就需要用到数据卷，将宿主机与容器内的配置信息进行映射。

        以 nginx 为例，在 nginx 中有两个关键的目录：

        1）html：放置一些静态资源。

        2）conf：放置配置文件。

        利用数据卷将两个目录与宿主机目录关联，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。

        /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。

        3.1 数据卷常见的命令

        1）docker volume create：创建数据卷

        2）docker volume ls：查看所有数据卷

        3）docker volume inspect：查看某个数据卷的详情

        4）docker volume rm：删除指定数据卷

        5）docker volume prune：清除数据卷

        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。

        3.2 常见数据卷命令的演示

        以 niginx 为例子，将容器中的 /usr/share/nginx/html 目录挂载到宿主机中。

        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

具体如下：

        2）查看数据卷：

docker volume ls

具体如下：

        可以通过修改宿主机中的 html 来修改配置，从而会自动映射到 nginx 容器中的配置：

修改之前：

修改宿主机的 html：

        此时，宿主机中的 index.html 文件被修改了，观察是否映射到容器中的 index.html 文件：

        发现已经被修改了，但是修改文字对不上号，这可能是字符集导致的乱码。

使用英文再测试一遍：

        宿主机中的 index.html：

        再来访问 nginx 

        因此，宿主机中的 index.html 与容器中的 index.html 成功完成了映射。

         3）查看数据卷详情：

docker volume inspect html

具体如下：

        3.3 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：

# 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：

-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

        使用 mysql 为例，将 mysql 容器中的 /var/lib/mysql 文件挂载到 ./mysql/data 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 \mysql

具体如下：

         本地目录与容器中的  /var/lib/mysql 文件挂载成功了，因此可以通过修改本地目录的数据，从而实现对容器中的 mysql 数据进行修改。

        4.0 自定义镜像

        要想自己构建镜像，必须先了解镜像结构。镜像之所以能让我们快速跨操作系统部署应用而忽略器运行环境、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，从 0 部署一个 Java 应用，大概的流程：

        1）准备一个 linux 服务（CentOS 或者 Ubuntu 均可）

        2）安装并配置 JDK

        3）上传 Jar 包

        4）运行 Jar 包

        那因此，打包镜像也是分为这么几步：

        1）准备 Linx 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。

        2）安装并配置 JDK 。

        3）拷贝 Jar 包。

        4）配置启动脚本。

        上述步骤中每一个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。

        但是需要注意的是，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，在构建一些重复的层，就不需要重复拷贝这些层了。

        4.1 Dockerfile 文件

        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：

        1）FROM：指定基础镜像。

        2）ENV：设置环境变量，可在后面指令使用。

        3）COPY：拷贝本地文件到镜像的指定目录。

        4）RUN：执行 Linux 的 shell 命令，一般是安装过程的命令。

        5）EXPOSE：指定容器运行时监听的端口，是给镜像使用者看的。

        6）ENTRYPOINT：镜像中应用的启动命令，容器运行时调用。

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

# 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：

# 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"]

         因此，我们只需要准备 JDK 的基础镜像和 jar 包即可。

举个例子：

        1）现在准备好了 Dockerfile 文件和 jar 包、jdk.jar

        先将 jdk.jar 的基础镜像加载到镜像中：

docker load -i jdk.tar

具体如下：

        2）接着指定命令：

        进入 demo 目录：

         再执行该命令：

# 直接指定Dockerfile目录
docker build -t docker-demo .

命令说明：
        docker build : 就是构建一个 docker 镜像
        -t docker-demo ：-t 参数是指定镜像的名称（repository 和 tag）
        . : 最后的点是指构建时 Dockerfile 所在路径，由于我们进入了 demo 目录，所以指定的是 . 代表当前目录，也可以直接指定 Dockerfile 目录。

        因为 Dockerfile 就在当前目录下，直接使用 . 来声明 Dockerfile 的位置。

具体如下：

        3）查看镜像：

具体如下：

         4）创建并运行容器：

docker run -d --name dd -p 8080:8080 docker-demo

具体如下：

        运行之后，查看运行容器

        5）访问容器：

        5.0 网络

        假设创建了一个 Java 项目的容器，而 Java 项目往往需要访问其它各种中间件，例如 MySQL、Redis 等。现在，我们的容器之间能否互相访问呢？我们来测试一下：

        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：

# 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

        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。

        5.1 常见的命令

        1）docker network create：创建一个网络

        2）docker network ls：查看所有网络

        3）docker network rm：删除指定网络

        4）docker network prune：清除未使用的网络

        5）docker network connect：使指定容器连接加入某网络

        6）docker network disconnect：使指定容器连接离开某网络

        7）docker network inspect：查看网络详情信息

自定义网络演示：

        首先，创建一个网络：

docker network create xbs

具体如下：

        接着查看网络：

docker network ls

具体如下：

        再接着详细了解 xbs 网络：

docker network inspect xbs

具体如下：

        网关为：172.18.0.1 

         将 mysql 加入到该网络中：

docker network connect xbs mysql

具体如下：

        查看 mysql 网络详情：

docker inspect mysql

 具体如下：

        此时 mysql 容器中的网关为 172.18.0.1，IP 为 172.18.0.2 。

        配置完 mysql 容器之后，只要在该网段中的所有容器，都可以根据容器名进行相互访问。

 

        接着将 Java 项目的容器加入该网段：

docker network connect xbs dd

 具体如下：

        查看详情信息

        网关为 172.18.0.1，Java 项目的 IP 为 172.18.0.4 。因此，dd 容器可以与 mysql 容器进行相互访问，联通的。

        dd 容器与 mysql 容器尝试进行拼接：

docker exec -it dd bash

具体如下：

        在加入了同一个网段之后，只需要通过访问容器名就可以实现 dd 容器与 mysql 容器进行连通。

总结：

        1）在自定义网络中，可以给容器其多个别名，默认的别名是容器名本身。

        2）在同一个自定义网络中的容器，可以通过别名互相访问。

        3）现在无需记住 IP 地址也可以实现容器互联。