最适合Java开发入门的Docker教程（多图警告，内含主从mysql，redis集群实战）

壹零壹大菠萝
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一、初识Docker

docker的诞生

痛点生产环境和运维环境不一致。

docker直接把生产环境打包成镜像，一次镜像，处处运行，从搬家到搬楼。

docker理念

解决了运行环境和配置问题的软件容器，方便做持续集成并有助于整体发布的容器虚拟化技术。

容器和虚拟机比较

Linux容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程，从另外一个镜像运行，并由改镜像提供支持进程所需的全部文件。容器提供了镜像所包含了应用的所有依赖项，因而在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。

容器与虚拟机不同，不需要捆绑一整套操作系统。所以容器化技术非常轻量。Docker容器是在操作系统层面进行了虚拟化。

相关链接

官网：docs.docker.com/

仓库：hub.docker.com/

二、Docker的基本组成

镜像（image）

Docker镜像就是一个只读的模板。

镜像可以用来创建Docker容器，一个镜像可以有很多容器

对标：类似java里面定义的class类。

容器（container）

容器是用镜像创建的运行实例。

对标：new出来的class对象。

仓库（repository）

集中存放镜像的地方。

存放class类的仓库。

三、镜像

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。Unio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，可以制作各种具体的应用镜像。

docker容器数据卷

卷就是目录或文件，存在于一个或多个容器中，由docker挂载到容器。

设计目的，数据持久化，完全独立于docker容器的生命周期。

四、集群实践

基于docker的mysql主从复制

命令描述
docker run创建一个新的容器 , 同时运行这个容器
–name mysql启动容器的名字
-d后台运行
-p 3306:3306将容器的 3306 (后面那个) 端口映射到主机的 3306 (前面那个) 端口
–restart unless-stopped容器重启策略
-v /mydata/mysql/log:/var/log/mysql将日志文件夹挂载到主机
-v /mydata/mysql/data:/var/lib/mysql将mysql储存文件夹挂载到主机
-v /mydata/mysql/conf:/etc/mysql将配置文件夹挂载到主机
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root设置 root 用户的密码
mysql:5.7启动哪个版本的 mysql (本地镜像的版本)
\shell 命令换行符

1、新建主服务器容器实例3307

docker run -p 3307:3306 --name mysql-master \
-v /mydata/mysql-master/log:/var/log/mysql \
-v /mydata/mysql-master/data:/var/lib/mysql \
-v /mydata/mysql-master/conf:/etc/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
-d mysql:5.7

2、进入/mydata/mysql-master/conf目录下新建my.cnf

[mysqld]
## 设置server_id，同一局域网中需要唯一
server_id=101 

## 指定不需要同步的数据库名称
binlog-ignore-db=mysql  

## 开启二进制日志功能
log-bin=mall-mysql-bin  

## 设置二进制日志使用内存大小（事务）
binlog_cache_size=1M  

## 设置使用的二进制日志格式（mixed,statement,row）
binlog_format=mixed  

## 二进制日志过期清理时间。默认值为0，表示不自动清理。
expire_logs_days=7  

## 跳过主从复制中遇到的所有错误或指定类型的错误，避免slave端复制中断。
## 如：1062错误是指一些主键重复，1032错误是因为主从数据库数据不一致
slave_skip_errors=1062

3、修改完配置后重启master实例

docker restart mysql-master

4、进入mysql-master容器

docker exec -it mysql-master /bin/bash
mysql -uroot -proot

5、master容器实例内创建数据同步用户

CREATE USER 'slave'@'%' IDENTIFIED BY '123456';
GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'slave'@'%';

6、新建从服务器容器实例3308

docker run -p 3308:3306 --name mysql-slave \
-v /mydata/mysql-slave/log:/var/log/mysql \
-v /mydata/mysql-slave/data:/var/lib/mysql \
-v /mydata/mysql-slave/conf:/etc/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
-d mysql:5.7

7、· 进入/mydata/mysql-slave/conf目录下新建my.cnf

[mysqld]

## 设置server_id，同一局域网中需要唯一
server_id=102

## 指定不需要同步的数据库名称
binlog-ignore-db=mysql  

## 开启二进制日志功能，以备Slave作为其它数据库实例的Master时使用
log-bin=mall-mysql-slave1-bin  

## 设置二进制日志使用内存大小（事务）
binlog_cache_size=1M  

## 设置使用的二进制日志格式（mixed,statement,row）
binlog_format=mixed  

## 二进制日志过期清理时间。默认值为0，表示不自动清理。
expire_logs_days=7  

## 跳过主从复制中遇到的所有错误或指定类型的错误，避免slave端复制中断。
## 如：1062错误是指一些主键重复，1032错误是因为主从数据库数据不一致
slave_skip_errors=1062  

## relay_log配置中继日志
relay_log=mall-mysql-relay-bin  

## log_slave_updates表示slave将复制事件写进自己的二进制日志
log_slave_updates=1  

## slave设置为只读（具有super权限的用户除外）
read_only=1

8、修改完配置后重启slave实例

docker restart mysql-slave

9、在主数据库中查看主从同步状态

show master status;

10、进入mysql-slave容器

docker exec -it mysql-slave /bin/bash
mysql -uroot -proot

11、在从数据库中配置主从复制

change master to master_host='宿主机ip', master_user='slave', master_password='123456', master_port=3307, master_log_file='mall-mysql-bin.000001', master_log_pos=617, master_connect_retry=30;

12、· 在从数据库中查看主从同步状态

show slave status \G

image.png

image.png

13、查看从数据库状态发现已经同步

image.png

14、主从复制测试

主机新建库-使用库-新建表-插入数据

从机使用库-查看记录

基于docker的redis集群

Question：1~2亿条数据需要缓存，请问如何设计这个存储案例

Answer：单机单台100%不可能，肯定是分布式存储，用redis如何落地。

一般有三种解决方案

1、哈希取余分区

2亿条记录就是2亿个k,v，我们单机不行必须要分布式多机，假设有3台机器构成一个集群，用户每次读写操作都是根据公式：

hash(key) % N个机器台数，计算出哈希值，用来决定数据映射到哪一个节点上。

优点：  简单粗暴，直接有效，只需要预估好数据规划好节点，例如3台、8台、10台，就能保证一段时间的数据支撑。使用Hash算法让固定的一部分请求落到同一台服务器上，这样每台服务器固定处理一部分请求（并维护这些请求的信息），起到负载均衡+分而治之的作用。
缺点：   原来规划好的节点，进行扩容或者缩容就比较麻烦了额，不管扩缩，每次数据变动导致节点有变动，映射关系需要重新进行计算，在服务器个数固定不变时没有问题，如果需要弹性扩容或故障停机的情况下，原来的取模公式就会发生变化：Hash(key)/3会变成Hash(key) /?。此时地址经过取余运算的结果将发生很大变化，根据公式获取的服务器也会变得不可控。某个redis机器宕机了，由于台数数量变化，会导致hash取余全部数据重新洗牌。
image.png

2、一致性哈希算法分区

一致性Hash算法背景

一致性哈希算法在1997年由麻省理工学院中提出的，设计目标是为了解决

分布式缓存数据变动和映射问题，某个机器宕机了，分母数量改变了，自然取余数不OK了。

缺点：Hash环的数据倾斜问题

一致性Hash算法在服务节点太少时，容易因为节点分布不均匀而造成数据倾斜（被缓存的对象大部分集中缓存在某一台服务器上）问题，

例如系统中只有两台服务器：

image.png

3、哈希槽分区（大厂常用）

Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽，redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点。当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value时，redis 先对 key 使用 crc16 算法算出一个结果，然后把结果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，也就是映射到某个节点上。如下代码，key之A 、B在Node2， key之C落在Node3上

image.png

image.png

根据哈希槽分区建立redis集群

1、新建6个redis实例

docker run -d --name redis-node-1 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-1:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6381

docker run -d --name redis-node-2 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-2:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6382

docker run -d --name redis-node-3 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-3:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6383

docker run -d --name redis-node-4 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-4:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6384

docker run -d --name redis-node-5 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-5:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6385

docker run -d --name redis-node-6 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-6:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6386

2、进入redis-node-1并为6台机器构建集群关系

#进入容器
docker exec -it redis-node-1 /bin/bash

#构建关系，--cluster-replicas 1 表示为每个master创建一个slave节点
#ip为本机的ip，下同
redis-cli --cluster create 10.0.0.3:6381 10.0.0.3:6382 10.0.0.3:6383 10.0.0.3:6384 10.0.0.3:6385 10.0.0.3:6386 --cluster-replicas 1

image.png

3、进入redis-node-1查看集群状态

#进入容器
docker exec -it redis-node-1 /bin/bash

#进入redis控制台
redis-cli -p 6381

#查看集群信息
cluster info

#查看集群节点
cluster nodes

download.png

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通过上面步骤已经完成了通过哈希槽分配实现的三主三从的redis集群。

下面将实践主从容错切换迁移案例、主从扩容案例、主从缩容案例。

4、主从容错切换迁移案例

（1）准备工作
#进入容器
docker exec -it redis-node-1 /bin/bash

#进入redis控制台,加入参数-c，优化路由
redis-cli -p 6381 -c

#添加存储内容
set k1 v1
set k2 v2
set k3 v3

#查看集群信息
redis-cli --cluster check 10.0.0.3:6381
（2）容错迁移切换

5、主从扩容案例

（1）准备工作
#新建6387、6388两个节点+新建后启动+查看是否8节点
docker run -d --name redis-node-7 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-7:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6387

docker run -d --name redis-node-8 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-8:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6388

docker ps

#进入6387容器实例内部
docker exec -it redis-node-7 /bin/bash

将新增的6387作为master节点加入集群

redis-cli --cluster add-node 自己实际IP地址:6387 自己实际IP地址:6381

6387 就是将要作为master新增节点

6381 就是原来集群节点里面的领路人，相当于6387拜拜6381的码头从而找到组织加入集群
(2)分配槽号
redis-cli --cluster check 真实ip地址:6381

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重新分派槽号

命令:redis-cli --cluster reshard IP地址:端口号

redis-cli --cluster reshard 10.0.0.3:6381

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（3）检查槽号
redis-cli --cluster check 真实ip地址:6381

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为什么6387是3个新的区间，以前的还是连续？

重新分配成本太高，所以前3家各自匀出来一部分，从6381/6382/6383三个旧节点分别匀出1364个坑位给新节点6387

（4）为主节点6387分配从节点6388
命令：redis-cli --cluster add-node ip:新slave端口 ip:新master端口 --cluster-slave --cluster-master-id 新主机节点ID
 
redis-cli --cluster add-node 192.168.111.147:6388 192.168.111.147:6387 --cluster-slave --cluster-master-id e4781f644d4a4e4d4b4d107157b9ba8144631451-------这个是6387的编号，按照自己实际情况

download.png

（5）检查集群情况
redis-cli --cluster check 10.0.0.3:6382

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6、主从缩容案例

目的：6387和6388下线

（1）第一次检查集群情况，获得6388的节点ID
redis-cli --cluster check 10.0.0.3:6388

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（2）将6388从集群中删除
redis-cli --cluster del-node ip:从机端口 从机6388节点ID

redis-cli --cluster del-node 10.0.0.3:6388 5d149074b7e57b802287d1797a874ed7a1a284a8
（3）将6387的槽号清空，重新分配，本例将清出来的槽号都给6381
redis-cli --cluster reshard 10.0.0.3:6381

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（4）检查集群情况第二次
redis-cli --cluster check 10.0.0.3:6381

4096个槽位都指给6381，它变成了8192个槽位，相当于全部都给6381了，不然要输入3次，一锅端

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（5）将6387删除
命令：redis-cli --cluster del-node ip:端口 6387节点ID

redis-cli --cluster del-node 192.168.111.147:6387 e4781f644d4a4e4d4b4d107157b9ba8144631451

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（6）检查集群情况第三次
redis-cli --cluster check 192.168.111.147:6381

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五、DockerFile使用

1、编写

docker file内容

# 基础镜像使用java
FROM java:8

# 作者
MAINTAINER zzyy

# VOLUME 指定临时文件目录为/tmp，在主机/var/lib/docker目录下创建了一个临时文件并链接到容器的/tmp
VOLUME /tmp

# 将jar包添加到容器中并更名为zzyy_docker.jar
ADD docker_boot-0.0.1-SNAPSHOT.jar zzyy_docker.jar

# 运行jar包
RUN bash -c 'touch /zzyy_docker.jar'
ENTRYPOINT ["java","-jar","/zzyy_docker.jar"]

#暴露6001端口作为微服务
EXPOSE 6001

2、构建

docker build -t 新镜像名字:TAG .

3、运行

docker build -t 新镜像名字:TAG .
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