零基礎入門 Docker（上）

一、Docker 簡介、應用場景和優點

1.1 簡介

• Docker 是開源應用容器引擎，輕量級容器技術。
• 基於 Go 語言，並遵循 Apache2.0 協議開源。
• Docker 可以讓開發者打包他們的應用、依賴包及配置文件打包到一個輕量級、可移植的容器中，然後發佈到任何流行的 Linux 系統上，也可以實現虛擬化。
• 容器完全使用沙箱技術，相互之間不會有任何接口。
• 類似於虛擬機技術（vmware、vitural），但 docker 直接運行在操作系統（Linux）上，而不是運行在虛擬機中，速度快，性能開銷極低。

白話文，簡介就是:

1.2 Docker 應用場景

• Web 應用的自動化打包和發佈。
• 自動化測試和持續集成、發佈。
• 在服務型環境中部署和調整數據庫或其他的後臺應用。
• 從頭編譯或者擴展現有的 OpenShift 或 Cloud Foundry 平臺來搭建自己的 PaaS 環境。

1.3 Docker 優點

• 簡化程序： Docker 讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到一個可移植的容器中，然後發佈到任何流行的 Linux 機器上，便可以實現虛擬化。Docker 改變了虛擬化的方式，使開發者可以直接將自己的成果放入Docker 中進行管理。方便快捷已經是 Docker 的最大優勢，過去需要用數天乃至數週的任務，在 Docker 容器的處理下，只需要數秒就能完成。
• 避免選擇恐懼症： 如果你有選擇恐懼症，還是資深患者。Docker 幫你打包你的糾結！比如 Docker 鏡像；Docker 鏡像中包含了運行環境和配置，所以 Docker 可以簡化部署多種應用實例工作。比如 Web 應用、後臺應用、數據庫應用、大數據應用比如 Hadoop 集群、消息隊列等等都可以打包成一個鏡像部署。
• 節省開支： 一方面，雲計算時代到來，使開發者不必為了追求效果而配置高額的硬件，Docker 改變了高性能必然高價格的思維定勢。Docker 與雲的結合，讓雲空間得到更充分的利用。不僅解決了硬件管理的問題，也改變了虛擬化的方式。

三、Docker 核心概念

3.1 docker 鏡像（Images）

• 一個只讀模板，可以用來創建容器，一個鏡像可以創建多個容器
• Docker 提供了一個很簡單的機制來創建和更新現有的鏡像，甚至可以直接從其他人那裡獲取做好的鏡像直接使用
• 可以理解為 Java 中的類

3.2 docker 容器（Container）

• 容器是從鏡像創建的運行實例，也就是鏡像啟動後的一個實例稱為容器，是獨立運行的一個或一組應用。
• docker 利用容器來運行應用，他可以被啟動、開始、停止、刪除，每個容器都是相互隔離的、保證安全的平臺。
• 可以把容器看做是一個簡易版的 Linux（包括 root 用戶權限、進程空間、用戶空間和網絡空間等）和運行在其中的應用程序。
• 可以理解為 Java 中通過類創建的實例。

3.3 docker 倉庫（Resoisitory）

• 倉庫是集中存放鏡像文件的場所，類似 git 代碼倉庫等。
• 倉庫（Respository）和倉庫註冊服務器（Registry）是有區別的。倉庫註冊服務器一般存放多個倉庫，每個倉庫又有多個鏡像，每個鏡像又有不同的標籤（tag）。
• 倉庫分為公開倉庫（public）和私有倉庫（private）兩種形式。
• 最大的公開倉庫是 Docker Hub，國內的公開倉庫有阿里雲等。
• 可以在本地網絡創建一個私有倉庫。
• 當創建好自己的鏡像後，可以通過 push 命令把它上傳到公開或私有倉庫。
• 倉庫的概念類似 Git，倉庫註冊服務器可以理解為 GitHub 這種託管服務。

3.4 docker 主機（Host）

• 一個物理或虛擬的機器用來執行 Docker 守護進程和容器。

3.5 docker客戶端(Client)

• 客戶端通過命令行或其他工具使用 Docker。

API 與 Docker 的守護進程進行通信

四、Docker 安裝及啟停

4.1 查看 centos 版本（以 centos7.4 為例）

通過命令：

uname -r

查看當前 centos 版本，如版本不符，需升級系統版本。

4.2 升級軟件包及內核(可選)

yum update

4.3 安裝 docker

yum install docker

4.4 啟動 docker

systemctl start docker

4.5 將 docker 服務設為開機啟動

systemtctl enable docker

4.6 停止 docker

systemtctl stop docker 

五、Docker 鏡像常用操作命令

5.1 鏡像檢索

除了可以在 Docker Hub 上搜索鏡像外，還可以通過命令 docker search xxx 進行搜索，下面以 mysql 為例：

docker search mysql

結果如下：

• OFFICAL：是否是官方鏡像
• AUTOMATED：是否是自動構建的

另，docker search -參數 含義：

• -s 30：列出收藏數不小於指定值（此處為 30）的鏡像；
• --no-trunc：顯示鏡像完整描述信息（eg. DESCRIPTION 字段完整展示）；
• --automated：只列出 automated build 類型的鏡像（利用 dockerhub 提供的自動化構建技術在服務端直接構建鏡像會被標記為 AUTOMATED）；

5.2 鏡像下載

下載命名為：docker pull 鏡像名:tag；

其中，

• tag 多為系統的版本，可選的，默認為 least；

eg.

docker pull mysql

5.3 鏡像列表

獲取已下載鏡像列表命令：docker images

其中，

• RESPOSITORY 為鏡像名；
• TAG 為鏡像版本；
• least 代表最新版；
• IMAGE_ID 為該鏡像唯一 ID；
• CREATED 為該鏡像創建時間；
• SIZE 為該鏡像大小。

docker images -參數 含義：

• -a：列出本地所有鏡像，含中間鏡像層；
• -q：只顯示鏡像 ID；
• --digests：顯示鏡像摘要信息；
• --no-trunc：顯示完整的鏡像信息(eg. 顯示完整的IMAGE_ID信息)。

5.4 鏡像刪除

刪除指定鏡像：

docker rmi image-id
 

刪除多個鏡像：

docker rmi mysql tomcat

刪除所有鏡像：

docker rmi $(docker images -q)

強制刪除鏡像：

docker rmi -f image-id：強制刪除（當前鏡像啟動的容器正在運行中，是無法正常刪除的，可以通過 -f 強制刪除）

如果刪除時不指定 TAG，默認為最新版 Least。

六、Docker 容器常用操作命令

6.1 搜索鏡像

docker search tomcat

6.2 下載鏡像

docker pull tomcat

6.3 根據鏡像新建並啟動容器

最簡單的根據鏡像新建並啟動容器的命令如下：

docker run --name container-name -d image-name 

運行一個容器，使用 docker run 命令即可。 另，docker run -參數 含義：

• -- name：為容器起一個名稱；
• -d：detached，執行完這句命令後，控制檯將不會阻塞，可以繼續輸入命令操作，不會阻塞，也就是啟動守護式容器，如果執行 docker run --name mycentos -it centos會進入啟動容器的命令控制檯，也就是啟動交互式容器；
• -i：以交互方式運行容器，通常與 -t 搭配使用；
• -t：為容器重新分配一個偽輸入終端，通常與 -i 搭配使用；
• -P：隨機端口映射；
• -p：指定端口映射，後面會有端口映射詳細講解；
• image-name：要運行的鏡像名稱；

如果以守護式方式啟動 centos 容器，執行如下命令：docker run --name mycentos -d centos，會正常返回 container-id，但是通過 docker ps 查看，卻發現沒有在運行，通過 docker ps -a 發現，原來已經停止了，這是為什麼呢？

原因及解決方案詳見：點我直達

6.4 查看容器

可通過如下命令，查看運行中的容器列表：

docker ps

• CONTAINER ID：啟動時生成的 ID；
• IMAGE：該容器使用的鏡像；
• COMMAND：容器啟動時執行的命令；
• CREATED：容器創建時間；
• STATUS：當前容器狀態；
• PORTS：當前容器所使用的默認端口號；
• NAMES：啟動時給容器設置的名稱。

另，docker ps -參數含義：

-a：查看所有容器，包括已停止運行的； -q：靜默模式，只顯示容器編號； -l：顯示最近創建的容器； -n 3：顯示最近創建的 num（此處為 3）個容器； --no-trunc：不截斷輸出，顯示完整信息。

6.5 停止容器

通過以下命令來停止運行中的容器：

docker stop container-name/container-id

強制停止容器（類似強制關機）：

docker kill container-name/container-id

6.6 啟動容器

通過以下命令啟動容器：

docker start container-name/container-id

6.7 重啟容器

通過以下命令啟動容器：

docker restart container-name/container-id

6.8 刪除容器

刪除單個容器：

docker rm container-id

刪除多個容器：

docker rm container-id container-id 

刪除所有容器：

docker rm $(docker ps -a -q )

另，docker rm -參數含義：

-f：強制刪除，如果在運行中，先停止，再刪除

6.8 查看容器日誌

查看當前容器日誌，可通過如下命令：

docker logs container-id/container-name

另，docker logs -參數含義：

• -t：加入時間戳；
• -f：跟隨最新的日誌打印；
• --tail：顯示最後多少條。

6.9 連接到正在運行容器

docker attach container-id：連接到正在運行的容器；

要attach上去的容器必須正在運行，可以同時連接上同一個container來共享屏幕（與screen命令的attach類似）。

官方文檔中說 attach 後可以通過 CTRL-C 來 detach，但實際上經過我的測試，如果 container 當前在運行 bash，CTRL-C 自然是當前行的輸入，沒有退出；如果 container 當前正在前臺運行進程，如輸出 nginx 的 access.log 日誌，CTRL-C 不僅會導致退出容器，而且還 stop 了。

這不是我們想要的，detach 的意思按理應該是脫離容器終端，但容器依然運行。好在 attach 是可以帶上 --sig-proxy=false 來確保 CTRL-D 或 CTRL-C 不會關閉容器。

eg.

docker attach --sig-proxy=false 7f237caad43b

6.10 在運行的容器中執行命令

運行中的容器其實是一個功能完備的簡易版 Linux 操作系統，所以我們可以像常規系統一樣進行登陸及退出操作。

命令為：

docker exec -it container-id/container-name bash

退出命令為：

exit

exec 和 attach 區別：

• attach：直接進入容器啟動命令的終端，不會啟動新的進程；
• exec：在容器中打開新的終端，並且可以啟動新的進程，可在宿主機中直接執行操作容器的命令，eg. docker exec -it 7f237caad43b ls /tmp。

6.11 查看容器中正在運行進程

可用通過如下命令查看容器中正在運行進程：

docker top container-id/container-top

6.12 查看容器內部細節

可用通過如下命令查看容器內部細節，返回為 json：

docker insepct container-id

6.13 容器和宿主機互相拷貝文件

宿主機拷貝文件到容器：

docker cp 文件 container-id:目標文件/文件夾
eg. 
docker cp /tmp/suzhuji.txt 7f237caad43b:/tmp
將宿主機tem文件夾下suzhujia.txt文件拷貝到容器7f237caad43b中tmp目錄中

從容器拷貝文件到宿主機：

docker cp container-id:目標文件/文件夾 宿主機目標文件/文件夾
eg.
docker cp 7f237caad43b:/tmp/yum.log /tmp
將容器7f237caad43b中tmp目錄下yum.log拷貝到宿主機/tmp目錄下

6.14 更多操作命令

更多命令可以參考：

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

七、Docker 端口映射

7.1 啟動做端口映射的容器

容器中可以運行一些網絡應用，要讓外部也可以訪問這些應用，可以通過 -P（大寫） 或 -p （小寫） 參數來指定端口映射。啟動容器的時候如果不指定對應參數，在容器外部是無法通過網絡來訪問容器內的網絡應用和服務的。

Docker 的端口映射通過 -p 或 -P 參數實現，命令如下：

docker run --name tomcat1 -d tomcat
docker run --name tomcat2 -d -p 8888:8080 tomcat

如上，就把主機端口 8888 請求映射到 Docker 容器內部端口 8080 了。

-p 和 -P 區別為：

-P : 隨機映射一個49000~49900的端口到內部容器開放的網絡端口
-p : 可以指定要映射的IP和端口，但是在一個指定端口上只可以綁定一個容器

執行完這兩條命令後，通過 docker ps 查看：

通過 PORTS 可以看出，tomcat2 是做了端口映射的，tomcat1 是沒進行映射過的。

分別通過瀏覽器訪問：

http://*.*.*.*:8080/ // tomcat1默認端口； http://*.*.*.*:8888/ // 做過端口映射的 Tomcat2，8888 會轉發請求到 tomcat2 的 8080。

結果如下：

第一個請求是無法請求到的，原因開篇處說過了。
第二個請求是可以正常進行請求的，會由 tomcat2 容器進行處理

7.2 端口映射格式

ip:hostport:containerport #指定ip、指定主機port、指定容器port
eg. docker run -d -p 127.0.0.1:5000:5000 training/webapp python app.py
指定映射使用一個特定地址，比如 localhost地址 127.0.0.1
ip::containerport #指定ip、未指定主機port、指定容器port
eg. docker run -d -p 127.0.0.1::5000 training/webapp python app.py
綁定 localhost 的任意端口到容器的 5000 端口，本地主機會自動分配一個端口
還可以使用 udp 標記來指定 udp 端口
eg. docker run -d -p 127.0.0.1:5000:5000/udp training/webapp python app.py
hostport:container #未指定ip port、指定主機port、指定容器port 
eg. docker run -d -p 5000:5000 training/webapp python app.py
將本地的 5000 端口映射到容器的 5000 端口，默認會綁定本地所有接口上的所有地址 

7.3 查看端口映射

可以通過如下命令查看容器映射了哪些端口及協議：

docker port container-id

示例：

[root@docker ~]#docker port 46114af6b44e
8080/tcp -> 0.0.0.0:8888
[root@docker ~]#docker port cea668ee4db0

如果返回空，則代表沒進行端口映射。

7.4 小結

• 容器有自己的內部網絡和 ip 地址，可以使用 docker inspect container-id 可以獲取所有的變量
• Docker 還可以有一個可變的網絡配置
• -p 標記可以多次使用來綁定多個端口 eg. docker run -d -p 5000:5000 -p 3000:80 training/webapp python app.py

八、總結與瞻望

8.1 總結

通過本篇，希望你可以清楚的瞭解

• Docker 是什麼，具有什麼樣的優勢和應用場景；
• Docker 的安裝及核心概念；
• Docker 容器及鏡像常用命令；
• Docker 端口映射的原因及操作。

在準備好這些枯燥的理論基礎和基本命令後，就可以進行對 Docker 的進階與實戰篇了。

8.2 瞻望

在進階與實戰篇，預計內容規劃如下（可能會不斷調整及優化）：

1. Docker 鏡像原理及 commit

1.1 再看鏡像及基礎鏡像

1.1 UnionFS 聯合文件系統

1.2 鏡像分層原理及好處

1.4 特點 Copy-on-Write

2. Docker 容器數據卷

2.1 介紹

2.2 用 V 命令添加

2.3 用 DockerFile 添加

2.4 volumes-from

3. Dockerfile 介紹及實戰

3.1 概念

3.2 構建過程解析

3.3 保留字指令

3.4 自定義鏡像

3.5 發佈鏡像

4. Docker 實戰

4.1 安裝 MySQL

4.2 安裝 Redis

4.3 本地鏡像推送到阿里雲

有問題請大家不吝留言！咱們下期再見！

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