Docker是什么？

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移植的镜像中，然后发布到任何流行的 Linux或Windows操作系统的机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。

Docker可以解决什么问题？

分布式系统中，依赖的组件非常多，解决不同组件之间部署时的环境冲突和不一致，兼容性的问题

Docker怎么用？

Docker为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

  • 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包
  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

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这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。
虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？

Docker解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：
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结构包括：

  • 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
  • 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
  • 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

应用于计算机交互的流程如下：
1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能
2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令
3）内核指令操作计算机硬件
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Docker如何解决不同系统环境的问题？

  • Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包
  • Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行

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小结

Docker如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

  • Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
  • Docker应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

  • Docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的Linux内核，因此可以在任意Linux操作系统上运行

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：

  • 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意Linux操作系统
  • 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰

  • 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

    2.Docker和虚拟机的区别

    虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。
    Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统，如图：
    image.png
    image.png
    小结：
    Docker和虚拟机的差异：

  • docker是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统

  • docker体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

    3.Docker架构

    3.1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。
    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。

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。

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例如你下载了一个QQ，如果我们将QQ在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包，形成QQ镜像。然后你可以启动多次，双开、甚至三开QQ，跟多个妹子聊天。

3.2DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。

  • 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：
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3.3Docker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。

如图：
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3.4小结

镜像：

  • 将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

容器：

  • 镜像运行起来就是容器，一个镜像可以运行多个容器

Docker结构：

  • 服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器
  • 客户端：发送命令或者请求到Docker服务端

DockerHub：

  • 一个镜像托管的服务器，类似的还有阿里云镜像服务，统称为DockerRegistry

    4.Docker的基本操作

    4.1什么是镜像？

    镜像（Mirroring）是一种文件存储形式，是冗余的一种类型，一个磁盘上的数据在另一个磁盘上存在一个完全相同的副本即为镜像。可以把许多文件做成一个镜像文件，与GHOST等程序放在一个盘里用GHOST等软件打开后，又恢复成许多文件，RAID 1和RAID 10使用的就是镜像。常见的镜像文件格式有ISO、BIN、IMG、TAO、DAO、CIF、FCD。

    4.2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

    4.3镜像命令

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    案例1-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
    3）通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

    案例2-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
    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
    docker save -o nginx.tar nginx:latest
    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

    练习

    需求：去DockerHub搜索并拉取一个Redis镜像
    目标：
    1）去DockerHub搜索Redis镜像
    2）查看Redis镜像的名称和版本
    3）利用docker pull命令拉取镜像
    4）利用docker save命令将 redis:latest打包为一个redis.tar包
    5）利用docker rmi 删除本地的redis:latest
    6）利用docker load 重新加载 redis.tar文件

    4.4容器相关命令

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

    案例-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：
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案例-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：
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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：
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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###g’ index.html
在浏览器访问自己的虚拟机地址，例如我的是：http://192.168.200.130，即可看到结果：

小结

docker run命令的常见参数有哪些？

  • —name：指定容器名称
  • -p：指定端口映射
  • -d：让容器后台运行

查看容器日志的命令：

  • docker logs
  • 添加 -f 参数可以持续查看日志

查看容器状态：

  • docker ps

  • docker ps -a 查看所有容器，包括已经停止的

    4.5数据卷（容器数据管理）

    在之前的nginx案例中，修改nginx的html页面时，需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器，修改文件也很麻烦。
    这就是因为容器与数据（容器内文件）耦合带来的后果。
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    要解决这个问题，必须将数据与容器解耦，这就要用到数据卷了。

    4.5.1什么是数据卷

    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
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    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

    4.5.2数据卷操作命令

    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 (inspect html) 查看数据卷详细信息，包括关联的宿主机目录位置
  • 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

    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
    image.png
    ③ 查看数据卷详细信息卷
    docker volume inspect html
    image.png
    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

    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 -d —name mn -v html:/root/html -p 8080:80 nginx:latest
    (冒号左边的html是新建的数据卷名称）
    这里的-v就是挂载数据卷的命令：

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

    案例-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

    案例-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

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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）去
DockerHubhttps://hub.docker.com/
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 设置MySQL密码
docker run —restart=always -p 3306:3306 —name mysql -v /tmp/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql:5.7.25

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