Docker入门 shuitang

  • 挂载到底是啥意思?Linux 下的挂载是什么意思?(“挂载到底何意”)
    • 就是把一个资源信息注册到文件系统中,然后访问文件系统就可以访问到资源
  • UFS是个啥?UNIX file system
    • UFS是UNIX文件系统的简称
  • 数据卷?

参考:https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/content/basic_concept/container.html

基本概念

Docker 包括三个基本概念

  • 镜像 ( Image )
  • 容器 ( Container )
  • 仓库 ( Repository )

Docker 镜像

Docker 镜像是一种特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变

分层存储

镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。

镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

Docker 容器

镜像(Image)和容器(Container)的关系,就像是面向对象程序设计中的 实例 一样,镜像是静态的定义,容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性,很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。

前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。每一个容器运行时,是以镜像基础层,在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层容器存储层

容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除丢失

按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用 数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。

数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器删除或者重新运行之后,数据却不会丢失。

Docker Registry

镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主机上运行,但是,如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,Docker Registry 就是这样的服务。

一个 Docker Registry 中可以包含多个 仓库Repository);每个仓库可以包含多个 标签Tag);每个标签对应一个镜像

通常,一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像,而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签,将以 latest 作为默认标签。

Ubuntu 镜像 为例,ubuntu 是仓库的名字,其内包含有不同的版本标签,如,16.04, 18.04。我们可以通过 ubuntu:16.04,或者 ubuntu:18.04 来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签,比如 ubuntu,那将视为 ubuntu:latest

仓库名经常以 两段式路径 形式出现,比如 jwilder/nginx-proxy,前者往往意味着 Docker Registry 多用户环境下的用户名,后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对,取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。

Docker Registry 公开服务

Docker Registry 公开服务是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry 服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像,并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。

最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub,这也是默认的 Registry,并拥有大量的高质量的官方镜像。除此以外,还有 CoreOSQuay.io,CoreOS 相关的镜像存储在这里;Google 的 Google Container RegistryKubernetes 的镜像使用的就是这个服务。

由于某些原因,在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对 Docker Hub 的镜像服务(Registry Mirror),这些镜像服务被称为加速器。常见的有 阿里云加速器DaoCloud 加速器 等。使用加速器会直接从国内的地址下载 Docker Hub 的镜像,比直接从 Docker Hub 下载速度会提高很多。在 安装 Docker 一节中有详细的配置方法。

国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 网易云镜像服务DaoCloud 镜像市场阿里云镜像库 等。

私有 Docker Registry

除了使用公开服务外,用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像,可以直接使用做为私有 Registry 服务。在 私有仓库 一节中,会有进一步的搭建私有 Registry 服务的讲解。

开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现,足以支持 docker 命令,不影响使用。但不包含图形界面,以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。在官方的商业化版本 Docker Trusted Registry 中,提供了这些高级功能。

除了官方的 Docker Registry 外,还有第三方软件实现了 Docker Registry API,甚至提供了用户界面以及一些高级功能。比如,HarborSonatype Nexus

使用 Docker 镜像

获取镜像

之前提到过,Docker Hub 上有大量的高质量的镜像可以用,这里我们就说一下怎么获取这些镜像。

从 Docker 镜像仓库获取镜像的命令是 docker pull。其命令格式为:

docker pull [选项] [Docker Registry 地址[:端口号]/]仓库名[:标签]

具体的选项可以通过 docker pull --help 命令看到,这里我们说一下镜像名称的格式。

  • Docker 镜像仓库地址:地址的格式一般是 <域名/IP>[:端口号]。默认地址是 Docker Hub。
  • 仓库名:如之前所说,这里的仓库名是两段式名称,即 <用户名>/<软件名>。对于 Docker Hub,如果不给出用户名,则默认为 library,也就是官方镜像。

操作 Docker 容器

docker的命令:

  • docker run xxx容器名 xxx容器下某个服务
  • docker run -d 后台运行?不会打印到宿主机上。

  • docker container ls 可以查看正在运行的容器信息。

  • docker container logs命令可以获取容器的输出信息。
  • 终止容器:docker container stop + 容器id或名字

进入容器

在使用 -d 参数时,容器启动后进入后台。

某些时刻需要进入容器进行操作,包括使用 docker attach命令或 docker exec命令。

attach 命令

docker attach id

如果从这个 stdin 中 exit,会导致容器的停止。

exec 命令

docker exec -it id bash

进入终端,如果在这个 stdin 中 exit, 不会导致容器的停止。

导出容器

如果要导出本地某个容器,可以使用 docker export 命令。

docker export ID > xxx.tar

这样将导出容器快照到本地文件。

导入容器快照

可以使用 docker import 从容器快照文件中再导入为镜像,例如

$ cat ubuntu.tar | docker import - test/ubuntu:v1.0
$ docker image ls
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED              VIRTUAL SIZE
test/ubuntu         v1.0        

此外,也可以通过指定 URL 或者某个目录来导入.

docker import http://example.com/exampleimage.tgz example/imagerepo

注:用户既可以使用 docker load 来导入镜像存储文件到本地镜像库,也可以使用 docker import 来导入一个容器快照到本地镜像库。这两者的区别在于容器快照文件将丢弃所有的历史记录和元数据信息(即仅保存容器当时的快照状态),而镜像存储文件将保存完整记录,体积也要大。此外,从容器快照文件导入时可以重新指定标签等元数据信息。

删除容器

docker container rm来删除一个处于终止状态的容器。Docker 会发送 SIGKILL 信号给容器。

清理所有处于终止状态的容器

docker container ls -a 命令可以查看所有已经创建的包括终止状态的容器,如果数量太多要一个个删除可能会很麻烦,用下面的命令可以清理掉所有处于终止状态的容器。

$ docker container prune

镜像构成

镜像是多层存储,每一次是在前一层的基础上修改;而容器同样也是多层存储,是以镜像为基础层,在其基础上加一层作为容器运行时的存储层

docker commit命令可以将容器的存储层保存下来成为镜像。换句话说,就是在原有镜像的基础上,再叠加上容器的存储层,并构成新的镜像。以后,运行这个新镜像的时候,就会拥有原有容器最后的文件变化。

慎用 docker commit。这是一个黑箱操作,后人无法知道原作者对原镜像做了什么修改;如果使用 docker commit 制作镜像,以及后期修改的话,每一次修改都会让镜像更加臃肿一次,所删除的上一层的东西并不会丢失,会一直如影随形的跟着这个镜像,即使根本无法访问到。这会让镜像更加臃肿。

使用 Dockerfile 定制镜像

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令写入一个脚本,用这个脚本来构建、定制镜像,那么之前提及的无法重复的问题、镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。

FROM scratch (基础镜像)
RUN shell格式/exec格式

RUN command,执行完后面一个命令后,就commit一次,就会构建一层镜像。

所以下面这种:

FROM debian:stretch

RUN apt-get update
RUN apt-get install -y gcc libc6-dev make wget
RUN wget -O redis.tar.gz "http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz"
RUN mkdir -p /usr/src/redis
RUN tar -xzf redis.tar.gz -C /usr/src/redis --strip-components=1
RUN make -C /usr/src/redis
RUN make -C /usr/src/redis install

是不可取的,这样构建了 7 层镜像!应该替换成:

FROM debian:stretch

RUN buildDeps='gcc libc6-dev make wget' \
    && apt-get update \
    && apt-get install -y $buildDeps \
    && wget -O redis.tar.gz "http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz" \
    && mkdir -p /usr/src/redis \
    && tar -xzf redis.tar.gz -C /usr/src/redis --strip-components=1 \
    && make -C /usr/src/redis \
    && make -C /usr/src/redis install \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/* \
    && rm redis.tar.gz \
    && rm -r /usr/src/redis \
    && apt-get purge -y --auto-remove $buildDeps

可以看到这一组命令的最后添加了清理工作的命令,删除了为了编译构建所需要的软件,清理了所有下载、展开的文件,并且还清理了 apt 缓存文件。这是很重要的一步,我们之前说过,镜像是多层存储,每一层的东西并不会在下一层被删除,会一直跟随着镜像。因此镜像构建时,一定要确保每一层只添加真正需要添加的东西,任何无关的东西都应该清理掉。

构建镜像

在 Dockerfile 目录下执行。

镜像构建上下文(Context)

docker 构建的时候,其实是在 docker 引擎即 docker 服务端完成的,通过一组 REST API (Docker Remote API)实现,未来让服务端获得本地文件,引入了上下文的概念。构建的时候,需要指定构建镜像上下文的路径,docker build 命令就会把该路径下的所有内容打包,然后上传给 Docker 引擎。

Dockerfile 里面的路径需要使用相对路径!

一般来说,应该会将 Dockerfile 置于一个空目录下,或者项目根目录下。如果该目录下没有所需文件,那么应该把所需文件复制一份过来。如果目录下有些东西确实不希望构建时传给 Docker 引擎,那么可以用 .gitignore 一样的语法写一个 .dockerignore,该文件是用于剔除不需要作为上下文传递给 Docker 引擎的。

那么为什么会有人误以为 . 是指定 Dockerfile 所在目录呢?这是因为在默认情况下,如果不额外指定 Dockerfile 的话,会将上下文目录下的名为 Dockerfile 的文件作为 Dockerfile。

这只是默认行为,实际上 Dockerfile 的文件名并不要求必须为 Dockerfile,而且并不要求必须位于上下文目录中,比如可以用 -f ../Dockerfile.php 参数指定某个文件作为 Dockerfile

当然,一般大家习惯性的会使用默认的文件名 Dockerfile,以及会将其置于镜像构建上下文目录中。

CMD 的形式

ENTRYPOINT 入口点

好好理解一下里面的一些例子:https://yeasy.gitbook.io/docker_practice/image/dockerfile/entrypoint。 大概是说运行docker像运行命令一样时,后面加一些参数可以传到docker内部某个命令里面去。

访问仓库

仓库 ( Repository ) 是集中存放镜像的地方。

一个容易混淆的概念是注册服务器(Registry)。实际上注册服务器管理仓库的具体服务器,每个服务器上可以有多个仓库,而每个仓库下面有多个镜像。从这方面来说,仓库可以被认为是一个具体的项目或目录。例如对于仓库地址 docker.io/ubuntu 来说,docker.io 是注册服务器地址,ubuntu 是仓库名。

大部分时候,并不需要严格区分这两者的概念。

数据管理

数据卷

数据卷是一个可供一个或多个容器使用的特殊目录,它绕过了 UFS, 可以提供很多有用的特性:

  • 数据卷 可以在容器之间共享和重用

  • 数据卷 的修改会立马生效

  • 数据卷 的更新,不会影响镜像

  • 数据卷 默认会一直存在,即使容器被删除

创建一个数据卷

docker volume create my-vol

使用网络

新建网络

docker network create -d bridge my-net

-d 指定 Docker 网络类型,有 bridge overlay。其中 overlay网络类型用于 Swarm mode(涉及到分布式部署的概念)。

连接容器

运行一个容器,然后连接到新建的 my-net网络中。

多个容器互连使用 Docker Compose,这个是一个官方开源的项目。实现对 Docker 容器集群的快速编排。

配置 DNS

Docker 利用虚拟文件来挂载容器的3个相关配置文件。

内核命名空间

当用 docker run 启动一个容器时,在后台 Docker 为容器创建了一个独立的命名空间和控制组集合。

命名空间提供了最基础也是最直接的隔离,在容器中运行的进程不会被运行在主机上的进程和其它容器发现和作用。

每个容器都有自己独有的网络栈,意味着它们不能访问其他容器的 sockets 或接口。不过,如果主机系统上做了相应的设置,容器可以像跟主机交互一样的和其他容器交互。当指定公共端口或使用 links 来连接 2 个容器时,容器就可以相互通信了(可以根据配置来限制通信的策略)。

从网络架构的角度来看,所有的容器通过本地主机的网桥接口相互通信,就像物理机器通过物理交换机通信一样。

控制组

控制组是 Linux 容器机制的另外一个关键组件,负责实现资源的审计和限制。

确保各个容器可以公平地分享主机的内存、CPU、磁盘 IO 等资源;控制组确保了当容器内的资源使用产生压力时不会连累主机系统。