Docker笔记

Docker简介

简介

有没有一种技术能够避免部署对服务器环境的依赖，减少复杂的部署流程呢？
答案是肯定的，这就是Docker技术。
即便对Linux不熟悉，你也能轻松部署各种常见软件、项目。

Docker部署的基本流程

我们以部署MySQL为例：

如果是利用传统方式部署MySQL，大概的步骤有：

• 搜索并下载MySQL安装包
• 上传至Linux环境
• 编译和配置环境
• 安装

而使用Docker安装，仅仅需要一步即可，在命令行输入下面的命令：

docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  mysql

这里下载的不是安装包，而是镜像。 镜像中不仅包含了MySQL本身，还包含了其运行所需要的环境、配置、系统级函数库。因此它在运行时就有自己独立的环境，就可以跨系统运行，也不需要手动再次配置环境了。这套独立运行的隔离环境我们称为容器。

Docker会根据命令中的镜像名称自动搜索并下载镜像，那么问题来了，它是去哪里搜索和下载镜像的呢？这些镜像又是谁制作的呢？

Docker官方提供了一个专门管理、存储镜像的网站，并对外开放了镜像上传、下载的权利。Docker官方提供了一些基础镜像，然后各大软件公司又在基础镜像基础上，制作了自家软件的镜像，全部都存放在这个网站。这个网站就成了Docker镜像交流的社区：

https://hub.docker.com/

基本上我们常用的各种软件都能在这个网站上找到，我们甚至可以自己制作镜像上传上去。

总结一下：
Docker本身包含一个后台服务，我们可以利用Docker命令告诉Docker服务，帮助我们快速部署指定的应用。Docker服务部署应用时，首先要去搜索并下载应用对应的镜像，然后根据镜像创建并允许容器，应用就部署完成了。

用一幅图标示如下：

解读部署MySQL的命令

docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  mysql

解读：

• docker run -d ：创建并运行一个容器，-d则是让容器以后台进程运行
• --name mysql : 给容器起个名字叫mysql，名字唯一，用于区分不同的容器
• -p 3306:3306 : 设置端口映射。
• 容器是隔离环境，外界不可访问。但是可以将宿主机端口映射容器内到端口，当访问宿主机指定端口时，就是在访问容器内的端口了。
• 容器内端口往往是由容器内的进程决定，例如MySQL进程默认端口是3306，因此容器内端口一定是3306；而宿主机端口则可以任意指定，一般与容器内保持一致。
• 格式： -p 宿主机端口:容器内端口，示例中就是将宿主机的3306映射到容器内的3306端口
• -e TZ=Asia/Shanghai : 配置容器内进程运行时的一些环境参数（可以在docker官方网站查阅哪些环境参数是必须在下载时指定的）
• 格式：-e KEY=VALUE，KEY 和 VALUE 都由容器内进程决定
• 案例中，TZ=Asia/Shanghai是设置时区；MYSQL_ROOT_PASSWORD=123是设置MySQL默认密码
• mysql : 设置镜像名称，Docker会根据这个名字搜索并下载镜像
• 格式：REPOSITORY:TAG，例如mysql:8.0，其中REPOSITORY可以理解为镜像名，TAG是版本号
• 在未指定 TAG 的情况下，默认是最新版本，也就是 mysql:latest

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Docker常见命令

常见命令

命令	说明	文档地址
docker pull	拉取镜像	docker pull
docker push	推送镜像到DockerRegistry	docker push
docker images	查看本地镜像	docker images
docker rmi	删除本地镜像	docker rmi
docker run	创建并运行容器（不能重复创建）	docker run
docker stop	停止指定容器	docker stop
docker start	启动指定容器	docker start
docker restart	重新启动容器	docker restart
docker rm	删除指定容器	docs.docker.com
docker ps	查看容器	docker ps
docker logs	查看容器运行日志	docker logs
docker exec	进入容器	docker exec
docker save	保存镜像到本地压缩文件	docker save
docker load	加载本地压缩文件到镜像	docker load
docker inspect	查看容器详细信息	docker inspect

用一副图来表示这些命令的关系：

命令别名

对于一些常用docker命令我们可以为其起一个简单的别名：

# 修改/root/.bashrc文件
vi /root/.bashrc
内容如下：
# .bashrc

# User specific aliases and functions

alias rm='rm -i'
alias cp='cp -i'
alias mv='mv -i'
alias dps='docker ps --format "table {{.ID}}\t{{.Image}}\t{{.Ports}}\t{{.Status}}\t{{.Names}}"'
alias dis='docker images'

# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
        . /etc/bashrc
fi

然后，执行命令使别名生效

source /root/.bashrc

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自定义镜像

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其运行环境、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。

要从0部署一个Java应用，大概流程是这样：

• 准备一个linux服务（CentOS或者Ubuntu均可）

• 安装并配置JDK

• 上传Jar包

• 运行jar包

那因此，我们打包镜像也是分成这么几步：

• 准备Linux运行环境（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）

• 安装并配置JDK

• 拷贝jar包

• 配置启动脚本

上述步骤中的每一次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，如果我们构建时用到的某些层其他人已经制作过，就可以直接拷贝使用这些层，而不用重复制作。

例如，第一步中需要的Linux运行环境，通用性就很强，所以Docker官方就制作了这样的只包含Linux运行环境的镜像。我们在制作java镜像时，就无需重复制作，直接使用Docker官方提供的CentOS或Ubuntu镜像作为基础镜像。然后再搭建其它层即可，这样逐层搭建，最终整个Java项目的镜像结构如图所示：

Dockerfile

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。

其中的语法比较多，比较常用的有：

指令	说明	示例
FROM	指定基础镜像	FROM centos:6
ENV	设置环境变量，可在后面指令使用	ENV key value
COPY	拷贝本地文件到镜像的指定目录	COPY ./xx.jar /tmp/app.jar
RUN	执行Linux的shell命令，一般是安装过程的命令	RUN yum install gcc
EXPOSE	指定容器运行时监听的端口，是给镜像使用者看的	EXPOSE 8080
ENTRYPOINT	镜像中应用的启动命令，容器运行时调用	ENTRYPOINT java -jar xx.jar

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"]

可以发现这样的操作还是十分复杂且麻烦的，如果我们需要自定义多个JAVA应用的镜像，那么我们每次都需要写这样繁琐的DockerFile吗？

当然不是！！可以发现，对于不同的JAVA应用，却都需要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），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"]

构建镜像

当Dockerfile文件写好以后，就可以利用命令来构建镜像了。
我们以一个简单的JAVA应用的镜像构建为例：

dockerfile具体内容：

# 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"]

然后，执行命令，构建镜像：

# 进入镜像目录
cd /root/demo
# 开始构建
docker build -t docker-demo:1.0 .

注意：
如果 Dockerfile 文件没有命名为 Dockerfile，而是使用了其他名称（例如 Dockerfile.dev 或 myapp.Dockerfile），在构建镜像时，需要使用 -f 或 --file 参数来指定 Dockerfile 的路径。
假设你的 Dockerfile 文件名为 Dockerfile.dev，并且位于当前目录下，你可以使用以下命令构建镜像：
docker build -f Dockerfile.dev -t myapp:1.0 .
其中：

• -f Dockerfile.dev：指定使用 Dockerfile.dev 作为 Dockerfile。
• -t myapp:1.0：将构建的镜像命名为 myapp，并打上标签 1.0。
• .：指定当前目录为构建上下文。

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数据卷挂载

为什么需要数据卷挂载

容器是隔离环境，容器内程序的文件、配置、运行时产生的容器都在容器内部，我们要读写容器内的文件非常不方便。

• 如果要升级MySQL版本，需要销毁旧容器，那么数据岂不是跟着被销毁了？

• MySQL、Nginx容器运行后，如果我要修改其中的某些配置该怎么办？

• 我想要让Nginx代理我的静态资源怎么办？

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

此时我们就需要使用数据卷

什么是数据卷

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。

以Nginx为例，在Nginx中有两个关键的目录：

• html：放置一些静态资源

• conf：放置配置文件

如果要让Nginx代理我们的静态资源，最好是放到html目录；如果我们要修改Nginx的配置，最好是找到conf下的nginx.conf文件。

但遗憾的是，容器运行的Nginx所有的文件都在容器内部。所以我们必须利用数据卷将两个目录与宿主机目录关联，方便我们操作。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（也就是容器内的目录和宿主机的目录双向绑定）

需要注意的是：
var/lib/docker/volumes/ 是 Docker 默认存储命名数据卷 的目录。

• 当你使用 docker volume create 命令创建一个命名数据卷时，Docker 会在 /var/lib/docker/volumes/ 目录下为该卷创建一个子目录。

• 例如，创建一个名为 my-volume 的数据卷：
  docker volume create my-volume
  这个卷的实际数据会存储在 /var/lib/docker/volumes/my-volume/_data/ 目录下。

数据卷命令

命令	说明	文档地址
docker volume create	创建数据卷	docker volume create
docker volume ls	查看所有数据卷	docs.docker.com
docker volume rm	删除指定数据卷	docs.docker.com
docker volume inspect	查看某个数据卷的详情	docs.docker.com
docker volume prune	清除数据卷	docker volume prune

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本地数据卷挂载

由于路径过长，且匿名数据卷对应的路径为docker帮我们随机生成的路径名，因此对mysql升级时，当卸载掉旧的容器，重新生成新的容器时，就会造成数据卷中的信息丢失（Docker会为新的容器随机创建一个新的匿名数据卷）。因此，我们就需要使用本地数据卷，将容器目录与宿主机指定目录挂载。

挂载本地目录或文件

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

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网络

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。

因此我们就需要使用docker自定义网络的功能，当容器接入到我们自定义的网络中时，我们可以不通过容器的ip地址，而是通过容器名直接访问到对应的容器。

自定义网络

常见命令有：

命令	说明	文档地址
docker network create	创建一个网络	docker network create
docker network ls	查看所有网络	docs.docker.com
docker network rm	删除指定网络	docs.docker.com
docker network prune	清除未使用的网络	docs.docker.com
docker network connect	使指定容器连接加入某网络	docs.docker.com
docker network disconnect	使指定容器连接离开某网络	docker network disconnect
docker network inspect	查看网络详细信息	docker network inspect

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Docker compose

为什么会使用到DockerCompose

可以看到，我们部署一个简单的java项目，其中包含3个容器：

• MySQL
• Nginx
• Java项目

而稍微复杂的项目，其中还会有各种各样的其它中间件，需要部署的东西远不止3个。如果还像之前那样手动的逐一部署，就太麻烦了。

而Docker Compose就可以帮助我们实现多个相互关联的Docker容器的快速部署。它允许用户通过一个单独的 docker-compose.yml 模板文件（YAML 格式）来定义一组相关联的应用容器。

基本语法

docker-compose 文件中可以定义多个相互关联的应用容器，每一个应用容器被称为一个服务（service）。由于 service 就是在定义某个应用的运行时参数，因此与docker run参数非常相似。

我们可以比对着docker run的语法来看DockerCompose的语法：
用docker run部署MySQL的命令如下：

docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  -v ./mysql/data:/var/lib/mysql \
  -v ./mysql/conf:/etc/mysql/conf.d \
  -v ./mysql/init:/docker-entrypoint-initdb.d \
  --network hmall
  mysql

用docker-compose.yml文件来定义，就是这样：

version: "3.8"

services:
  mysql:
    image: mysql
    container_name: mysql
    ports:
      - "3306:3306"
    environment:
      TZ: Asia/Shanghai
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123
    volumes:
      - "./mysql/conf:/etc/mysql/conf.d"
      - "./mysql/data:/var/lib/mysql"
    networks:
      - new
networks:
  new:
    name: hmall

对比如下：

docker run 参数	docker compose 指令	说明
–name	container_name	容器名称
-p	ports	端口映射
-e	environment	环境变量
-v	volumes	数据卷配置
–network	networks	网络

基础命令

基本语法如下：

docker compose [OPTIONS] [COMMAND]

其中，OPTIONS和COMMAND都是可选参数，比较常见的有：

类型	参数或指令	说明
Options
	-f	指定compose文件的路径和名称
	-p	指定project名称。project就是当前compose文件中设置的多个service的集合，是逻辑概念
Commands
	up	创建并启动所有service容器
	down	停止并移除所有容器、网络
	ps	列出所有启动的容器
	logs	查看指定容器的日志
	stop	停止容器
	start	启动容器
	restart	重启容器
	top	查看运行的进程
	exec	在指定的运行中容器中执行命令

—end—