Docker

前言

日趋复杂的运维开发环境，对虚拟服务器及应用服务的要求更加的多元化。我们需要更加容易扩展、性能优越、方便监控的管理服务，容器化应用、容器化运维应运而生。

【工欲善其事，必先利其器】需要准备的环境（三选一）：

• Linux环境(Centos 7以上/Debian 8以上/Ubuntu 16.04LTS以上版本)
• Windows 64位专业版/企业版/教育版(Build 15063以上)
• macOS Sierra 10.12以上的版本

如果，你有了上面的环境，就可以很快速的学习。

【收获什么】：

1. 理解/安装docker容器技术
2. 秒级快速部署mysql、nginx、tomcat等服务
3. 搭建自己的git服务器
4. 使用容器技术发布nodejs + mongodb + koa + vue的应用

概念

1. 什么是容器化？

容器化是将应用程序或服务、其依赖项及其配置（抽象化为部署清单文件）一起打包为容器映像的一种软件开发方法。

软件容器充当软件部署的标准单元，其中可以包含不同的代码和依赖项。 按照这种方式容器化软件，开发人员和 IT 专业人员只需进行极少修改或不修改，即可将其部署到不同的环境。

容器化应用程序在容器主机上运行，而容器主机在 OS（Linux 或 Windows）上运行。因此，容器的占用比虚拟机 (VM) 映像小得多。

【容器化的特点】：

• 一致的运行环境
• 可伸缩性
• 更方便的移植
• 隔离性

2. 了解Docker

Docker是用GO语言开发的应用容器引擎，基于容器化，沙箱机制的应用部署技术。可适用于自动化测试、打包，持续集成和发布应用程序等场景，包括阿里云，亚马逊在内的云计算服务商都采用了docker来打造serverless服务平台。它不仅仅可以部署项目，还可以用于数据库搭建，nginx服务搭建，nodejs、php等编程语言环境搭建。

PS: docker现已改名为moby

Docker中的三个重要概念：

镜像(image)：

分片的（只读）文件系统，由Dockerfile创建,它独立、易扩展、更效率

容器(container)：

由Docker进程创建和管理的：文件系统 + 系统资源 + 网络配置 + 日志管理 Docker是docker镜像的运行环境，所以容器的概念就比较好理解了

仓库(registry)：

用来远端存储docker镜像版本控制、变更管理、为持续集成与快速部署提供便利

容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。

Docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式，使用远程API来管理和创建Docker容器。

Docker 容器通过 Docker 镜像来创建。

3. Docker vs 虚拟机

【区别】：

1. 容器是应用层的抽象，它将代码和依赖关系打包在一起。 多个容器可以在同一台机器上运行，并与其他容器共享操作系统内核，每个容器在用户空间中作为独立进程运行。 容器占用的空间比VM少（容器映像的大小通常为几十MB），可以处理更多的应用程序，并且需要更少的VM和操作系统。
2. 虚拟机（VM）是物理硬件的抽象，将一台服务器转变为多台服务器。 管理程序允许多台VM在单台机器上运行。 每个VM都包含操作系统的完整副本，应用程序，必要的二进制文件和库 - 占用数十GB。 虚拟机也可能很慢启动。

【总结】：

特性	容器	虚拟机
启动	秒级	分钟级
硬盘使用	一般为 MB	一般为 GB
性能	接近原生	弱于
系统支持量	单机支持上千个容器	一般几十个
开发/环境定制	方便(命令行、面向对象式)	进入虚拟机

【相同点】:

1. 文件隔离/文件共享（沙箱）
2. 资源隔离
3. 网络隔离
4. 支持多种宿主环境（扩展）
5. 快照/镜像（版本控制/变更管理）

【不同点】:

1. 不同的资源管理/依赖//释放（虚拟机占用更多的系统资源）
2. 不同的应用运行环境
3. Docker是写时复制
4. 不同的日志方式(Docker收集日志，而虚拟机需要在虚拟系统里面看日志)
5. 不同的交互方式(Docker偏shell，虚拟机偏GUI)

4. Docker的工作原理(重点)

Docker是容器化部署技术，它主要作用在于通过运行容器来实现应用部署，而容器基于镜像运行。

简单地说，就是将你的项目和依赖包(基础镜像)打成一个带有启动指令的项目镜像，然后在服务器创建一个容器，让镜像在容器内运行，从而实现项目的部署。

服务器就是容器的宿主机，docker容器与宿主机之间是相互隔离的。

Docker 的基础是Linux容器（LXC：Linux Containers）等技术。

一般情况流程：

Docker流程：

这其中，发生了什么？

1. Docker会自己拉取镜像，若本地已经存在该镜像，则不用到网上去拉取
2. 创建新的容器
3. 分配文件系统并且挂着一个可读写的层，任何修改容器的操作都会被记录在这个读写层上，你可以保存这些修改成新的镜像，也可以选择不保存，那么下次运行改镜像的时候所有修改操作都会被消除
4. 分配网络\桥接接口，创建一个允许容器与本地主机通信的网络接口
5. 设置ip地址，从池中寻找一个可用的ip地址附加到容器上，换句话说，localhost并不能访问到容器
6. 运行你指定的程序
7. 捕获并且提供应用输出，包括输入、输出、报错信息

Docker的价值：

从应用架构角度：统一复杂的构建环境；

从应用部署角度：解决依赖不同、构建麻烦的问题，结合自动化工具（如jenkins）提高效率。

从集群管理角度：规范的服务调度，服务发现，负载均衡

应用

1. Docker安装和配置(偷个懒)

1. 安装教程地址:

   www.runoob.com/docker/maco…

2. 配置镜像加速地址:

   www.runoob.com/docker/dock…

2. Docker的命令

1. 查看docker版本

docker --version

2. 运行第一个Docker应用

// 使用docker run命令

docker run hell-world

// 下载ubuntu镜像打印“from ububtu”
// -i: 以交互模式运行容器，通常与 -t 同时使用
// -t: 为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用

docker run -it ubuntu echo "from ubuntu"  

3. 查看容器运行状态

使用docker ps命令来查看正在运行的容器的状态，-a参数来查看所有的已经运行的容器(无论是否停止)

4. 重要命令

run 创建一个新的容器并运行一个命令

exec可以进入到容器里面去

-it是提供交互式的终端工具

-d 是让镜像容器在后台去持续运行

--name 指定容器的名称

-p 容器内部端口映射到主机的端口

-v 挂载宿主机的文件目录到镜像里面去

-e 设置环境变量

// 运行镜像 
docker run -it -d  --name test ubuntu
// 进入容器
docker exec -it test /bin/bash 
// 把本机的Downloads文件映射到ubuntu的home文件下
docker run -v ~/Downloads/:/home -itd --name test1 ubuntu

5.容器的管理

• 启动start
• 停止stop
• 重启restart
• 删除已停止容器rm

docker stop test

3. 常见的应用场景介绍

Docker提供了轻量级的虚拟化，相比于虚拟机，可以在同一台机器上创建更多数量的容器。

【常见的应用场景】:

1. 快速部署
2. 隔离应用
3. 提高开发效率
4. 版本控制

1. 快速部署

我们尝试着来部署一个mysql：

docker run -d --name mysql-test -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql

同样的道理，我们来部署一个nginx:

注意：这里没有映射服务端口，所以在80端口是看不到index.html中的内容的。需要加入-p参数来映射端口！！

docker run -d --name web -p 8000:80 -v ${your_dir}:/usr/share/nginx/html nginx

2. 隔离应用

我们可以同时跑两个mysql，两个nginx，指定不同的端口进行映射：

把mysql-test1映射到8001端口，把mysql-test2映射到8002端口。

docker run -d --name mysql-test1 -p 8001:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql
docker run -d --name mysql-test2 -p 8002:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql

把web1映射到8100端口，把web2映射到8200端口。

docker run -d --name web1 -p 8100:80 -v ${your_dir}:/usr/share/nginx/html nginx
docker run -d --name web2 -p 8200:80 -v ${your_dir}:/usr/share/nginx/html nginx

3. 提高开发效率

1. 一致的运行环境

   由于 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本，其运行结果是一致的。因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

2. 更快速的启动时间

   传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而 Docker 容器应用，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。

3. 更高效的复用系统资源

   由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，往往可以运行更多数量的应用。

4. 仓库/镜像机制

   使用仓库可以方便的在任何有docker进程的虚拟机/服务器/主机上运行docker应用，环境的统一，让它们的部署变的非常的简单。

4. 版本控制

Docker容器还可以像git仓库一样，可以让你提交变更到Docker镜像中并通过不同的版本来管理它们，来看看下面的例子：

我们之前创建了一个mysql，现在，我们使用commit命令就可以给它做一个快照，打上一个tag。

在后面的课程中，我们会详细的介绍Docker的常见命令

4. 制作Docker镜像

Dockerfile 是一个由一堆命令+参数构成的脚本，使用 docker build 即可执行脚本构建镜像，自动的去做一些事，主要用于进行持续集成。

一般，Dockerfile 共包括四部分：

• 基础镜像信息
• 维护者信息
• 镜像操作指令
• 容器启动时执行指令

1. Dockerfile文件示例：

FROM node:10

LABEL maintainer=atiedan666666@163.com

# 创建 app 目录
WORKDIR /app

# 把 package.json，package-lock.json(npm@5+) 或 yarn.lock 复制到工作目录(相对路径)
COPY ["package.json","*.lock","./"]

# 打包 app 源码
# 特别注意：要指定工作目录中的文件名
COPY src ./src

# 使用.dockerignore文件，上面两个COPY合并成一个
# COPY . .

# 使用Yarn安装 app 依赖
# 如果你需要构建生产环境下的代码，请使用：
# --prod参数
RUN yarn --prod --registry=https://registry.npm.taobao.org

# 对外暴露端口 -p 4000:3000
EXPOSE 3000

CMD [ "node", "src/index.js" ]

2. 本地生成node应用

当Node.js遇见Docker，下面介绍Docker在前端中的应用：

一个简单的Koa应用：

const Koa = require('koa');
const app = new Koa();

// response
app.use(ctx => {
  ctx.body = 'Hello Koa!!';
});

app.listen(3000);

3. 打包镜像

使用docker build打包：

docker build -t ${your_name}/${image_name}:${tag} .

这里的your_name代表的是远程仓库中的用户名，或者仓库地址; image_name为镜像名称，tag是给镜像打的标签，用于版本控制。. 代表当前目录例如：

docker build -t tiedan/node-demo:1.0 .

4. 使用镜像

使用docker run运行

// 运行
docker run -d --name nodedemo -p 4000:3000 tiedan/node-demo:1.0
// 查看
docker ps

5. Docker-compose

通过 Docker-Compose 用户可以很容易地用一个配置文件定义一个多容器的应用，然后使用一条指令安装这个应用的所有依赖，完成构建。Docker-Compose 解决了容器与容器之间如何管理编排的问题。

Compose 中有两个重要的概念：

• 服务 (service) ：一个应用的容器，实际上可以包括若干运行相同镜像的容器实例。
• 项目 (project) ：由一组关联的应用容器组成的一个完整业务单元，在 docker-compose.yml 文件中定义。

Docker Compose 是 Docker 的独立产品，因此需要安装 Docker 之后在单独安装 Docker Compose .

1. 安装

Window和Mac 的 Docker 桌面版和 Docker Toolbox 已经包括 Compose 和其他 Docker 应用程序，因此 Mac 用户不需要单独安装 Compose, Linux 上我们可以从 Github 上下载它的二进制包来使用，

#下载
sudo curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.20.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` -o /usr/local/bin/docker-compose
#安装
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
#查看版本
docker-compose --version

2. 使用

docker-compose.yml改写：

version: '3'
services:
  mysql:
    image: mysql
    container_name: test-mysql
    ports:
    - "8001:3306"
    environment:
    - MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456

在此文件的当前目录下，使用docker-compose up -d来执行。

生命周期管理：

创建：run/up

启动/停止/删除/重启：start/stop/rm/restart

检视/日志：logs/ps

3. 应用

搭建本地mongo + mongo-express服务

# docker-compose.mongo.yml配置文件
version: '3.1'
services:
  mongo:
    image: mongo
    restart: always
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: 123456

  mongo-express:
    image: mongo-express
    restart: always
    ports:
      - 8081:8081
    environment:
      ME_CONFIG_MONGODB_ADMINUSERNAME: root
      ME_CONFIG_MONGODB_ADMINPASSWORD: 123456

执行:

# 执行 docker-compose.mongo.yml  如果不加 docker-compose -f 默认执行 docker-compose.mongo.yml
docker-compose -f docker-compose.mongo.yml up -d

4. 搭建git服务器

项目地址: github.com/sameersbn/d…

docker-compose.git.yml文件

//  运行该文件 docker-compose -f docker-compose.git.yml up -d
version: '2.3'

services:
  redis:
    restart: always
    image: redis:5.0.9
    command:
    - --loglevel warning
    volumes:
    - redis-data:/var/lib/redis:Z

  postgresql:
    restart: always
    image: sameersbn/postgresql:12-20200524
    volumes:
    - postgresql-data:/var/lib/postgresql:Z
    environment:
    - DB_USER=gitlab
    - DB_PASS=password
    - DB_NAME=gitlabhq_production
    - DB_EXTENSION=pg_trgm,btree_gist

  gitlab:
    restart: always
    image: sameersbn/gitlab:13.11.2
    depends_on:
    - redis
    - postgresql
    ports:
    - "10080:80"
    - "10022:22"
    volumes:
    - gitlab-data:/home/git/data:Z
    healthcheck:
      test: ["CMD", "/usr/local/sbin/healthcheck"]
      interval: 5m
      timeout: 10s
      retries: 3
      start_period: 5m
    environment:
    - DEBUG=false

    - DB_ADAPTER=postgresql
    - DB_HOST=postgresql
    - DB_PORT=5432
    - DB_USER=gitlab
    - DB_PASS=password
    - DB_NAME=gitlabhq_production

    - REDIS_HOST=redis
    - REDIS_PORT=6379

    - TZ=Asia/Kolkata
    - GITLAB_TIMEZONE=Kolkata

    - GITLAB_HTTPS=false
    - SSL_SELF_SIGNED=false

    - GITLAB_HOST=localhost
    - GITLAB_PORT=10080
    - GITLAB_SSH_PORT=10022
    - GITLAB_RELATIVE_URL_ROOT=
    - GITLAB_SECRETS_DB_KEY_BASE=long-and-random-alphanumeric-string
    - GITLAB_SECRETS_SECRET_KEY_BASE=long-and-random-alphanumeric-string
    - GITLAB_SECRETS_OTP_KEY_BASE=long-and-random-alphanumeric-string

    - GITLAB_ROOT_PASSWORD=12345678
    - GITLAB_ROOT_EMAIL=atiedan666666@163.com

    - GITLAB_NOTIFY_ON_BROKEN_BUILDS=true
    - GITLAB_NOTIFY_PUSHER=false

    - GITLAB_EMAIL=notifications@example.com
    - GITLAB_EMAIL_REPLY_TO=noreply@example.com
    - GITLAB_INCOMING_EMAIL_ADDRESS=reply@example.com

    - GITLAB_BACKUP_SCHEDULE=daily
    - GITLAB_BACKUP_TIME=01:00

    - SMTP_ENABLED=false
    - SMTP_DOMAIN=www.example.com
    - SMTP_HOST=smtp.gmail.com
    - SMTP_PORT=587
    - SMTP_USER=mailer@example.com
    - SMTP_PASS=password
    - SMTP_STARTTLS=true
    - SMTP_AUTHENTICATION=login

    - IMAP_ENABLED=false
    - IMAP_HOST=imap.gmail.com
    - IMAP_PORT=993
    - IMAP_USER=mailer@example.com
    - IMAP_PASS=password
    - IMAP_SSL=true
    - IMAP_STARTTLS=false

    - OAUTH_ENABLED=false
    - OAUTH_AUTO_SIGN_IN_WITH_PROVIDER=
    - OAUTH_ALLOW_SSO=
    - OAUTH_BLOCK_AUTO_CREATED_USERS=true
    - OAUTH_AUTO_LINK_LDAP_USER=false
    - OAUTH_AUTO_LINK_SAML_USER=false
    - OAUTH_EXTERNAL_PROVIDERS=

    - OAUTH_CAS3_LABEL=cas3
    - OAUTH_CAS3_SERVER=
    - OAUTH_CAS3_DISABLE_SSL_VERIFICATION=false
    - OAUTH_CAS3_LOGIN_URL=/cas/login
    - OAUTH_CAS3_VALIDATE_URL=/cas/p3/serviceValidate
    - OAUTH_CAS3_LOGOUT_URL=/cas/logout

    - OAUTH_GOOGLE_API_KEY=
    - OAUTH_GOOGLE_APP_SECRET=
    - OAUTH_GOOGLE_RESTRICT_DOMAIN=

    - OAUTH_FACEBOOK_API_KEY=
    - OAUTH_FACEBOOK_APP_SECRET=

    - OAUTH_TWITTER_API_KEY=
    - OAUTH_TWITTER_APP_SECRET=

    - OAUTH_GITHUB_API_KEY=
    - OAUTH_GITHUB_APP_SECRET=
    - OAUTH_GITHUB_URL=
    - OAUTH_GITHUB_VERIFY_SSL=

    - OAUTH_GITLAB_API_KEY=
    - OAUTH_GITLAB_APP_SECRET=

    - OAUTH_BITBUCKET_API_KEY=
    - OAUTH_BITBUCKET_APP_SECRET=
    - OAUTH_BITBUCKET_URL=

    - OAUTH_SAML_ASSERTION_CONSUMER_SERVICE_URL=
    - OAUTH_SAML_IDP_CERT_FINGERPRINT=
    - OAUTH_SAML_IDP_SSO_TARGET_URL=
    - OAUTH_SAML_ISSUER=
    - OAUTH_SAML_LABEL="Our SAML Provider"
    - OAUTH_SAML_NAME_IDENTIFIER_FORMAT=urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:nameid-format:transient
    - OAUTH_SAML_GROUPS_ATTRIBUTE=
    - OAUTH_SAML_EXTERNAL_GROUPS=
    - OAUTH_SAML_ATTRIBUTE_STATEMENTS_EMAIL=
    - OAUTH_SAML_ATTRIBUTE_STATEMENTS_NAME=
    - OAUTH_SAML_ATTRIBUTE_STATEMENTS_USERNAME=
    - OAUTH_SAML_ATTRIBUTE_STATEMENTS_FIRST_NAME=
    - OAUTH_SAML_ATTRIBUTE_STATEMENTS_LAST_NAME=

    - OAUTH_CROWD_SERVER_URL=
    - OAUTH_CROWD_APP_NAME=
    - OAUTH_CROWD_APP_PASSWORD=

    - OAUTH_AUTH0_CLIENT_ID=
    - OAUTH_AUTH0_CLIENT_SECRET=
    - OAUTH_AUTH0_DOMAIN=
    - OAUTH_AUTH0_SCOPE=

    - OAUTH_AZURE_API_KEY=
    - OAUTH_AZURE_API_SECRET=
    - OAUTH_AZURE_TENANT_ID=

volumes:
  redis-data:
  postgresql-data:
  gitlab-data:

5. 实战案例

docker-compose在前端里面的使用：

Nodejs + mongodb + koa + vue的应用组合：

docker-compose.yml

version: '3'
services:
  web:
    image: web:1.0
    ports:
    - "8080:80"

  server:
    image: server:1.0
    ports:
    - "3000:3000"
    depends_on:
    - mongodb
    links:
    - mongodb:db

  mongodb:
    image: mongo
    restart: always
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: 123456

depends_on 决定了容器加载的先后顺序，这里mongdb、web先加载，mongdb创建完成之后，再来创建server。

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