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docker

12a2024/10/3大约 11 分钟操作系统docker

docker

1. 介绍

  • docker是加速用户构建、分享、运行应用程序的平台

    • 构建：通过docker pull命令将docker镜像下载到本地，通过docker run命令构建容器
    • 分享：通过docker build打包本地容器，之后使用docker push发布到应用市场中
    docker的主要命令和执行过程
    docker的主要命令和执行过程

  • 容器类似轻量级系统，每个容器之间相互隔离，共享操作系统的内核，可以方便地实现快速跨平台部署

2. 安装

2.1 window版本

  • 家庭版需要开启Hyper-V
# 家庭版,不存在Hyper-V功能将以下命令存入cmd格式的文件中,以管理员权限运行,最后按y重启
pushd "%~dp0"
dir /b %SystemRoot%\servicing\Packages\*Hyper-V*.mum >hyper-v.txt
for /f %%i in ('findstr /i . hyper-v.txt 2^>nul') do dism /online /norestart /add-package:"%SystemRoot%\servicing\Packages\%%i"
del hyper-v.txt
Dism /online /enable-feature /featurename:Microsoft-Hyper-V-All /LimitAccess /ALL

# 专业版,管理员权限运行powershell,输入此命令
Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Hyper-V -All

  • 检查cpu是否开启虚拟化，可以在任务管理器查看

    虚拟化查看方法
    虚拟化查看方法

  • 安装wsl

wsl --update
  • 设置docker引擎选择
# 重启docker服务(可以不进行)
Net stop com.docker.service
Net start com.docker.service

# 家庭版执行失败了,可以打开应用，但无法使用此命令，未解决
.\DockerCli.exe -SwitchDaemon

2.2 ubuntu版本

  • 安装方法参考，阿里云文档见docker-ce镜像,docker-ce下载地址,docker-ce安装教程,阿里巴巴开源镜像站

    • 安装依赖

      sudo apt install apt-transport-https ca-certificates curl gnupg lsb-release

    • 添加阿里云docker镜像

      curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

echo \
"deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu \
"$(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME")" stable" | \
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

    • 安装docker

      sudo apt update

# 安装docker套件，至少安装docker-ce
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

# 通过此命令设置开机自启动
systemctl enable docker

    • 配置容器下载镜像源

      sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
    "registry-mirrors": [
        "https://docker.m.daocloud.io",
        "https://docker.1ms.run",
        "https://docker.xuanyuan.me",
    ]
}
EOF

# 重启docker服务
sudo systemctl daemon-reload
sudo service docker restart

    • 安装检查

      # 查看docker版本
docker version

# 测试安装运行Hollow World容器
docker run hello-world

3. 常用操作

3.1 镜像管理

  • 在应用商店中，一个镜像由仓库名称和版本号共同指定，比如nginx:1.26.0，下载时也支持只提供仓库名或使用nginx:latest，将自动下载最新版本的镜像文件

    • docker自带一个搜索命令，但由于国内无法正常使用搜索功能，且搜索结果描述不多，推荐先在docker hub搜索查看(同样无法国内直连)
    # 搜索镜像，国内无法访问
docker search nginx
# 下载镜像
docker pull nginx
# 查看所有镜像，包括镜像名和镜像id等信息
docker images
# 删除指定的镜像，支持通过镜像或镜像id删除
docker rmi nginx:latest

3.2 容器管理

  • 容器查询

    # 查看运行中的容器，-a表示查看所有容器，-q表示只显示id
docker ps
# 查询到的信息包括容器id、名称、创建时间、启动命令等

    在容器执行之后，docker会分配一个容器名和一个在每次启动都可能变化的id作为容器标识，所有指向容器的命令都用容器标识来指定唯一的容器

  • 容器执行：相对于创建了一个小的文件系统，可以认为所有容器有独立的操作系统，互不影响

    # 完整命令为docker run [启动选项] 镜像 [启动行为] [附加参数]
# 一般情况下启动行为和附加参数在镜像中的配置好了，一般不需要设置
# -d：后台启动，默认会作为程序前置启动
# --name test_name：为容器取名test_name
# --network 网络名：加入自定义网络
# -p 88:80：容器的80端口映射到主机88端口
# -e 添加环境变量k=v的格式
# -v /dict:/usr/share/nginx/html：将目录挂载到本地dict目录
# 挂载相当于将对应路径改成了主机路径，内部的文件并不会复制到外部
# -V ngxconf:/etc/nginx：卷映射，保留内部文件，在外部为附加卷
# 卷路径统一放在了/var/lib/docker/volumes/下
# 删除容器后挂载和卷都不会删除

# 运行一个新容器，如果镜像不存在会先下载
docker run nginx

# 如果希望之后再启动容器，可以通过容器id或随机容器名启动
# 容器id和git的commit id一样，在指定容器时id不需要完整输入，只需要确保能够识别唯一容器就行
# 启动容器
docker start 容器标识
# 停止容器
docker stop 容器标识
# 重启容器
docker restart 容器标识

# 如果希望进入容器，修改内容，最后一个参数指明使用的应用，比如是命令行
docker exec -it 容器标识 bash

  • 其他命令

    # 删除指定容器，可以通过-f强制删除正在执行的容器
docker rm 容器标识
# 删除所有容器
docker rm $(docker ps -aq)

# 查看容器资源占用情况
docker stats 容器标识
# 查看容器日志
docker logs 容器标识
# 查看容器细节
docker inspect 容器标识

3.3 镜像发布

# 提交容器变化打包成一个新的镜像
docker commit -m "提交信息" 容器标识 仓库名:版本号
# 保存镜像为指定文件
docker save -o output.tar 镜像
# 加载镜像
docker load -i output.tar


# 登录docker hub
docker login
# 重新给镜像打符合规范的标签，要上传的镜像名称中应该包含用户名
docker tag 镜像 用户名/仓库名:版本号
# 推送镜像
docker push 用户名/仓库名:版本号

3.4 卷管理

  • 在容器启动时，可以通过添加-V参数挂载内部文件夹到外部卷中，这些卷可以在外部查看和管理

    # 查看所有卷
docker volume ls
# 创建空卷
docker volume create 卷名
# 删除卷
docker volume rm 卷名
# 检查卷
docker volume inspect 卷名

3.5 容器通信网络

  • 在docker中，容器向外部的通信可以通过端口映射完成，容器和容器的通信可以通过docker0完成，docker0是docker的内部网络，每个容器都会被分配一个ip，可以用于完成通信

    # 查看ip
docker inspect 容器
# 通过内部ip和容器端口通信

  • 使用docker0进行通信很好，但ip可能发生变化，而docker0不支持自定义域名。如果需要进行容器间通信，一般会在容器创建前先创建一个网络

    # 创建网络
docker network create 网络名

# 将创建的容器加入自定义网络
docker run --network 网络名 nginx

# 直接通过容器名称作为域名就可以访问对应的容器
# 使用docker exec进入container2后，访问container1的80端口
curl https://container1:80

4. compose

  • docker提供了批量创建容器的方法，通过yaml文件配置，就可以批量完成容器创建

    • compose.yaml支持增量更新，修改文件只会触发相关容器重启
    • 支持所有run支持的功能，包括卷、端口映射等

  • 需要提供的顶级名称如下：

    • name：部署名称
    • services：服务，对应容器，配置run命令支持的可选项
    • network：创建的网络
    • volumns：所有要使用到的卷
    • config：配置项
    • secrets：秘钥

    注意，服务、网络和卷定义时都不是通过列表的形式书写(开头没有-)

    name: test
services: 
  mysql:
    container_name: mysql
    image: mysql:8.0
    ports:
      - "3306:3306"
    environment:
      # 环境变量也可以使用非列表配置(不在前面加-)
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456
      - MYSQL_DATABASE=db1
    volumes:
      - mysql-data:/var/lib/mysql
      - /app/myconf:/etc/mysql/conf.d
    restart: always
    networks:
      - test_network
    # 支持设置depands_on依赖关系决定启动顺序
    # depands_on:
    #  - other_service_name1
    #  - other_service_name2

volumes:
  mysql-data:
network:
  test_network:

  • 使用yaml文件

    # 上线，-d表示后台启动
docker compose -f compose.yaml up -d
# 停止
docker compose -f compose.yaml stop
# 启动
docker compose -f compose.yaml start
# 下线，删除
docker compose -f compose.yaml down

5. Dockerfile

  • Dockerfile是docker的构建文件，名称固定，因为每次构建镜像前的准备工作可能很多，因此使用构建文件清单，避免重复构建时的输入的大量命令

  • 在目录下创建了这个文件后，可以使用docker build -t 镜像名:标签 文件所在目录的方式进行构建

    docker build -t my-nginx:1.0 .

# 命令执行应该带有 -t 选项指明镜像名称和标签
# 不然将得到虚悬镜像(无名称和标签)，当然 build 和 rmi 失败时也可能产生虚悬镜像

# 查看所有的虚悬镜像
docker images ls -f dangling=true

# 删除所有虚悬镜像
docker image prune

5.1 构建流程

  • Dockerfile的内容包含许多条指令
    • 每条保留字指令名应该全大写，且至少跟随一个参数
    • 指令从上到下，顺序执行
    • #用于表示注释
    • 每条指令都会创建一个新的镜像层并对镜像进行提交

    镜像层是不可变的，代表文件系统的变更。这些层通过合并形成最终的统一的文件系统(镜像)，类似无法回滚的单线操作历史记录，使用docker history 镜像名命令查看镜像的构建历史

  • docker build命令的执行流程大致为
    • 从基础的镜像运行一个容器
    • 执行一条指令，对容器做出修改
    • 执行类似commit的镜像提交操作，提交一个新的容器层
    • 再基于刚提交的镜像运行一个容器，执行Dockerfile中的下一条指令直到所有指令都执行完成

5.2 保留字指令

  • 在Dockerfile中，常用保留字指令有：
  • FROM：指定基础镜像，必须的作为第一条的指令，比如FROM ubuntu:18.04
  • RUN：在容器内终端执行一条命令，可以使用命令行格式或exec格式
    • 命令行格式：RUN <command>，比如RUN mkdir /app
    • exec格式：RUN ["executable", "param1", "param2"]，比如RUN ["cp", "file1", "/app"]
  • MAINTAINER：指定镜像的作者和邮箱，非必须，格式MAINTAINER <NAME> <<EMAIL>>
  • EXPOSE：指定容器对外暴露的端口，格式EXPOSE <port> ...，比如EXPOSE 80 3306
  • WORKDIR：指定镜像的shell登录目录，格式WORKDIR <dir>
  • ENV：设置环境变量，格式ENV <key> <value>
    • 也可以使用=代替键值间的空格，比如ENV PATH=/app/bin
    • 设置了变量之后可以使用$key来引用变量，比如WORKDIR $PATH
  • USER：指定镜像的运行用户，格式USER <user>，一般不修改，默认是root
  • VOLUME：创建一个挂载点，格式VOLUME <dir>，之后在启动容器时可以在这个位置进行挂载
    • 如果用户没有挂载，那docker会创建一个匿名卷挂载到这个位置
  • ADD：将主机或网络文件添加到镜像中，格式ADD <src> <dest>，比如ADD file1 /app/file1
    • 命令会自动处理网络地址，进行请求，等同于RUN curl -o <dest> <src>
    • 命令会自动解压tar包
    • 如果不需要这些功能，应该使用COPY file1 /app/file1指令
  • CMD：指定容器启动时执行的命令，格式和RUN一致，只有最后一个CMD指令才生效，示例CMD ["python", "app.py"]
    • 此命令对应docker run nginx /bin/bash中的/bin/bash部分，会被启动时的指令覆盖
  • ENTRYPOINT：指定容器启动时执行的命令，格式和CMD一致，也只有最后一个生效，区别在于不会启动命令run中添加的指令覆盖，示例ENTRYPOINT ["python", "app.py"]
    • 虽然能和CMD一起使用，但无论什么形式，都只能有一行命令，两个指令部分会按顺序拼接起来执行
    • 一般将ENTRYPOINT放在最前面指定程序和固定参数，CMD放在最后面作为可变参数

6. 原理

6.1 unionFS

  • unionFS联合文件系统：是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层地叠加，同时可以将不同的目录挂载到同一个虚拟文件系统下
    • union filesystem是docker镜像的基础，使镜像可以通过分层来进行继承，制作各种具体的镜像
    • 特性是一次同时加载多个文件系统，但从外界看来，只能看到一个文件系统，因为联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件像是在一个文件系统下
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