docker学习笔记基础篇

lyc0114
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1. docker简介

1.1 docker理念

Docker是基于Go语言实现的云开源项目。 Docker的主要目标是“Build，Ship and Run Any App,Anywhere”，也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，使用户的APP（可以是一个WEB应用或数据库应用等等）及其运行环境能够做到“一次镜像，处处运行”。 image-20220108195247623 Linux容器技术的出现就解决了这样一个问题，而Docker就是在它的基础上发展过来的。将应用打成镜像，通过镜像成为运行在Docker容器上面的实例，而 Docker容器在任何操作系统上都是一致的，这就实现了跨平台、跨服务器。只需要一次配置好环境，换到别的机子上就可以一键部署好，大大简化了操作。

1.2 容器与虚拟机比较

  • 传统虚拟机技术 虚拟机（virtual machine）就是带环境安装的一种解决方案。 它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统，比如在Windows10系统里面运行Linux系统CentOS7。应用程序对此毫无感知，因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样，而对于底层系统来说，虚拟机就是一个普通文件，不需要了就删掉，对其他部分毫无影响。这类虚拟机完美的运行了另一套系统，能够使应用程序，操作系统和硬件三者之间的逻辑不变。 win10 --> WMWare --> Centos7 --> 各种cpu、内存网络额配置+各种软件 --> 虚拟机实例 传统虚拟机技术基于主操作系统上的虚拟管理系统（如：VirtualBox和VMWare等），创建虚拟机（虚拟出各种硬件），在虚拟机上安装从操作系统，在从操作系统中安装部署各种应用。 传统虚拟技术
  • 虚拟机缺点：1. 资源占用多 2. 冗余步骤多 3 启动慢
  • 容器虚拟化技术 由于虚拟机存在某些缺点，Linux发展出了另一种虚拟化技术： Linux容器(Linux Containers，缩写为 LXC) Linux容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程，从另一个镜像运行，并由该镜像提供支持进程所需的全部文件。容器提供的镜像包含了应用的所有依赖项，因而在从开发到测试再到生产的整个过程中，它都具有可移植性和一致性。 Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统而是对进程进行隔离。有了容器，就可以将软件运行所需的所有资源打包到一个隔离的容器中。容器与虚拟机不同，不需要捆绑一整套操作系统，只需要软件工作所需的库资源和设置。系统因此而变得高效轻量并保证部署在任何环境中的软件都能始终如一地运行。 容器虚拟化技术
  • Docker容器是在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，而传统虚拟机则是在硬件层面实现虚拟化。与传统的虚拟机相比，Docker优势体现为启动速度快、占用体积小。
  • 对比
    1. 传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程。然而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。
    1. 每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。
  • 为什么docker比VM虚拟机快
    • docker有着比虚拟机更少的抽象层 由于docker不需要Hypervisor(虚拟机)实现硬件资源虚拟化，运行在docker容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。因此在CPU、内存利用率上docker将会在效率上有明显优势。
    • docker利用的是宿主机的内核,而不需要加载操作系统OS内核 当新建一个容器时，docker不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。进而避免引寻、加载操作系统内核返回等比较费时费资源的过程，当新建一个虚拟机时，虚拟机软件需要加载OS，返回新建过程是分钟级别的。而docker由于直接利用宿主机的操作系统，则省略了返回过程，因此新建一个docker容器只需要几秒钟。 image-20220108201902159

2. docker常用命令

2.1 帮助启动类命令

  1. 启动docker
systemctl start docker
  1. 停止docker
systemctl stop docker
  1. 重启docker
systemctl restart docker
  1. 查看docker状态
systemctl status docker
  1. 开机启动
systemctl enable docker
  1. 查看docker概要信息
docker info
  1. 查看docker总体帮助信息
docker --help
  1. 查看docker命令帮助文档
docker 具体命令

2.2 镜像命令

  1. 列出本地主机上的镜像
docker images

QQ截图20220109112639

REPOSITORY：表示镜像的仓库源 TAG：镜像的标签版本号 IMAGE ID：镜像ID CREATED：镜像创建时间 SIZE：镜像大小 同一仓库源可以有多个 TAG版本，代表这个仓库源的不同个版本，我们使用 REPOSITORY:TAG来定义不同的镜像。 如果你不指定一个镜像的版本标签，例如你只使用ubuntu，docker 将默认使用 ubuntu:latest镜像 参数： -a： 列出本地所有的镜像（含历史映像层） -q：只显示镜像ID

  1. 查看远程仓库镜像
docker search xx镜像名字

参数： --limit：只列出N个镜像，默认25个 QQ截图20220109113746

  1. 下载镜像
docker pull xx镜像名字[:TAG]

没有TAG标签版本号默认是最新版（latest）

  1. 查看镜像/容器/数据卷/所占的空间
docker system df

QQ截图20220109114310

  1. 删除镜像
docker rmi xx镜像名字ID # 删除单个
docker rmi -f 镜像名1:TAG 镜像名2:TAG # 删除多个
docker rmi -f $(docker images -qa) # 删除全部

2.3 容器命令

  1. 新建+启动容器
docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]

OPTIONS说明

--name=“容器新名字” 为容器指定一个名称

-d：后台运行容器并返回容器ID，也即启动守护式容器（后台运行）

-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

也即启动交互式容器（前台有伪终端，等待交互） QQ截图20220109145035

  1. 列出当前所有正在运行的容器
docker ps [OPTIONS]

OPTIONS：

-a：列出当前所有正在运行的容器和历史上运行过的

-l：显示最近创建的容器

-n：显示最近n个创建的容器

-q：静默模式，只显示容器编号 QQ截图20220109145540

  1. 退出容器
exit # run进去容器，exit退出，容器停止
ctrl+p+q # run进去容器，ctrl+p+q退出，容器不停止
  1. 启动已停止运行的容器
docker start # 容器ID或者容器名
  1. 重启容器
docker restart 容器ID或者容器名
  1. 停止容器
docker stop 容器ID或者容器名
  1. 强制停止容器
docker kill 容器ID或容器名
  1. 删除已停止的容器
docker rm 容器ID # 删除单个容器实例
docker rm -f $(docker ps -a -q) # 删除多个容器实例
docker ps -a -q | xargs docker rm
  1. 启动守护式容器（后台服务器）
docker run -d centos

问题：然后docker ps -a进行查看, 会发现容器已经退出 很重要的要说明的一点：Docker容器后台运行，就必须有一个前台进程。 容器运行的命令如果不是那些一直挂起的命令（比如运行top，tail），就是会自动退出的。

这个是docker的机制问题,比如你的web容器,我们以nginx为例，正常情况下, 我们配置启动服务只需要启动响应的service即可。例如service nginx start 但是，这样做，nginx为后台进程模式运行，就导致docker前台没有运行的应用， 这样的容器后台启动后，会立即自杀因为他觉得他没事可做了。 所以，最佳的解决方案是，将你要运行的程序以前台进程的形式运行， 常见就是命令行模式，表示我还有交互操作，别中断

有些容器可以通过后台服务器启动成功，比如redi

  1. 查看容器日志
docker logs 容器ID

QQ截图20220109155117 11. 查看容器内运行的进程

docker top 容器ID
  1. 查看容器内部细节
docker inspect 容器ID

QQ截图20220109155407 13. 进入正在运行的容器并以命令行交互

docker exec -it 容器ID /bin/bash
docker attach 容器ID

attach：直接进入容器启动命令的终端，不会启动新的进程，用exit退出，会导致容器的停止。

exec：是在容器中打开新的终端，并且可以启动新的进程，用exit退出，不会导致容器的停止。

推荐使用docker exec，退出容器终端，不会导致容器停止。

一般采用-d后台启动程序，再用exec进入对应容器实例 QQ截图20220109160510

  1. 从容器拷贝文件到主机上
docker cp 容器ID:容器内路径 目的主机路径

容器内目录文件

QQ截图20220109161334

目的主机执行命令后，文件展示 QQ截图20220109161344

  1. 导入和导出容器
docker export 容器ID > 文件名.tar # export导出容器的内容作为一个tar归档文件
cat 文件名.tar | docker import - 镜像用户/镜像名:镜像版本号 # import从tar包中的内容创建一个新的文件系统再导入为镜像

QQ截图20220109165823 QQ截图20220109170039

2.4 常用命令

image-20220109162613232 attach Attach to a running container # 当前 shell下attach连接指定运行镜像
build Build an image from a Dockerfile # 通过Dockerfile定制镜像
commit Create a new image from a container changes # 提交当前容器为新的镜像
cp Copy files/folders from the containers filesystem to the host path #从容器中拷贝指定文件或者目录到宿主机中
create Create a new container # 创建一个新的容器，同 run，但不启动容器
diff Inspect changes on a container's filesystem # 查看docker容器变化
events Get real time events from the server # 从 docker 服务获取容器实时事件
exec Run a command in an existing container # 在已存在的容器上运行命令
export Stream the contents of a container as a tar archive # 导出容器的内容流作为一个tar归档文件[对应 import ]
history Show the history of an image # 展示一个镜像形成历史
images List images # 列出系统当前镜像
import Create a new filesystem image from the contents of a tarball # 从tar包中的内容创建一个新的文件系统映像[对应export]
info Display system-wide information # 显示系统相关信息
inspect Return low-level information on a container # 查看容器详细信息
kill Kill a running container # kill指定docker容器
load Load an image from a tar archive # 从一个 tar 包中加载一个镜像[对应save]
login Register or Login to the docker registry server # 注册或者登陆一个 docker 源服务器logout Log out from a Docker registry server # 从当前 Docker registry退出
logs Fetch the logs of a container # 输出当前容器日志信息
port Lookup the public-facing port which is NAT-ed to PRIVATE_PORT # 查看映射端口对应的容器内部源端口
pause Pause all processes within a container # 暂停容器
ps List containers # 列出容器列表
pull Pull an image or a repository from the docker registry server # 从docker镜像源服务器拉取指定镜像或者库镜像
push Push an image or a repository to the docker registry server # 推送指定镜像或者库镜像至docker源服务器
restart Restart a running container # 重启运行的容器
rm Remove one or more containers # 移除一个或者多个容器
rmi Remove one or more images # 移除一个或多个镜像[无容器使用该镜像才可删除，否则需删除相关容器才可继续或 -f 强制删除]
run Run a command in a new container # 创建一个新的容器并运行一个命令
save Save an image to a tar archive # 保存一个镜像为一个 tar包[对应 load]
search Search for an image on the Docker Hub # 在 docker hub 中搜索镜像
start Start a stopped containers # 启动容器
stop Stop a running containers # 停止容器
tag Tag an image into a repository # 给源中镜像打标签
top Lookup the running processes of a container # 查看容器中运行的进程信息
unpause Unpause a paused container # 取消暂停容器
version Show the docker version information # 查看 docker 版本号
wait Block until a container stops, then print its exit code # 截取容器停止时的退出状态值

3. docker镜像

镜像：是一种轻量级、可执行的独立软件包，它包含运行某个软件所需的所有内容，我们把应用程序和配置依赖打包好形成一个可交付的运行环境(包括代码、运行时需要的库、环境变量和配置文件等)，这个打包好的运行环境就是image镜像文件。 只有通过这个镜像文件才能生成Docker容器实例(类似Java中new出来一个对象)，镜像是分层的。

  1. 联合文件系统

    UnionFS（联合文件系统）：Union文件系统（UnionFS）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的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite several directories into a single virtual filesystem)。Union 文件系统是Docker 镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。 特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录

  2. docker镜像加载的原理

    docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统UnionFS。 bootfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel,bootloader主要是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是引导文件系统bootfs。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。 rootfs (root file system) ，在bootfs之上。包含的就是典型 Linux系统中的/dev, /proc, /bin, /etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等。 镜像原理 为什么docker里的对应镜像都比较小？

    对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用Host的kernel，自己只需要提供rootfs 就行了。由此可见对于不同的linux发行版, bootfs基本是一致的, rootfs会有差别, 因此不同的发行版可以公用bootfs。

  3. 为什么Docker镜像要采用这种分层结构呢

    镜像分层最大的一个好处就是共享资源，方便复制迁移，即复用。比如说有多个镜像都从相同的base 镜像构建而来，那么Docker Host 只需在磁盘上保存一份base镜像；同时内存中也只需加载一份base镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

    docker镜像层都是只读的，容器层是可写的，当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。

  4. docker镜像commit操作实例

    docker commit提交容器副本使之成为一个新的镜像。

    docker commit -m="提交的描述信息" -a="作者" 容器ID 要创建的目标镜像名:[标签名]

    Docker中的镜像分层，支持通过扩展现有镜像，创建新的镜像。类似Java继承于一个Base基础类，自己再按需扩展。新镜像是从base镜像一层一层叠加生成的。每安装一个软件，就在现有镜像的基础上增加一层。 镜像分层

    4. docker容器数据卷

将运用与运行的环境打包镜像，run后形成容器实例运行 ，但是我们对数据的要求希望是持久化的Docker容器产生的数据，如果不备份，那么当容器实例删除后，容器内的数据自然也就没有了。为了能保存数据在docker中我们使用卷。

特点： 1：数据卷可在容器之间共享或重用数据 2：卷中的更改可以直接实时生效 3：数据卷中的更改不会包含在镜像的更新中 4：数据卷的生命周期一直持续到没有容器使用它为止

  • 数据卷案例

    宿主机和容器之间映射添加容器卷

     docker run -it --privileged=true -v/宿主机绝对路径目录:/容器内目录 镜像名

    读写规则映射添加说明

     docker run -it --privileged=true -v/宿主机绝对路径目录:/容器内目录:rw 镜像名 # 默认rw
 docker run -it --privileged=true -v/宿主机绝对路径目录:/容器内目录:ro 镜像名 # 只读
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