Docker的容器管理与网络模式

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一、容器管理

1、创建容器

容器创建:就是将镜像加载到容器的过程。

创建容器时如果没有指定容器名称,系统会自动创建一个名称。

新创建的容器默认处于停止状态,不运行任何程序,需要在其中发起一个进程来启动容器。

docker create创建的容器并未实际启动,还需要执行docker start命令或docker run命令以启动容器。

docker create [选项] 镜像名 <命令>
选项含义
-i让容器的标准输入保持打开
-t让Docker 分配一个伪终端(如果想要导入一些命令,需要这个参数)
-it合起来实现和容器交互的作用,运行一个交互式会话shell
--name=容器名称指定容器名称,不指定会随机生成

2、查看容器的运行状态

 格式:
 docker  ps [选项]
 ​
 docker ps        #查看当前运行状态的容器
 docker ps -q     #只显示运行状态的容器的ID
 docker ps -a     #-a 选项可以显示所有的容器
 docker ps -aq    #只显示所有容器的ID
 docker ps -as    #显示所有容器的大小
 docker ps -n 2   #查看最后创建的2个镜像
选项含义
-a显示所有的容器,包括未运行的
-f根据条件过滤显示的内容
–format指定返回值的模板文件
-l显示最近创建的容器
-n列出最近创建的n个容器
-no-trunc不间断输出
-q静默模式,只显示容器编号
-s显示总的文件大小

3、启动容器

格式:docker start 容器的ID/名称  

#查看容器ID  
docker ps -a  
#使用容器ID,启动容器  
docker start 9fec235e6279

4、创建并启动容器

可以直接执行docker run命令, 等同于先执行docker create 命令,再执行docker start 命令。

注意:容器是一个与其中运行的shell 命令共存亡的终端,命令运行容器运行,命令结束容器退出。

docker容器默认会把容器内部第一个进程,也就是pid=1的程序作为docker容器是否正在运行的依据,如果docker容器中pid=1的进程挂了,那么docker容器便会直接退出,也就是说Docker容器中必须有一个前台进程,否则认为容器已经挂掉。

当利用docker run来创建容器时,Docker在后台的标准运行过程是:

(1)检查本地是否存在指定的镜像。当镜像不存在时,会从公有仓库下载;

(2)利用镜像创建并启动一个容器;

(3)分配一个文件系统给容器,在只读的镜像层外面挂载一层可读写层;(镜像只读,不能删除。)

(4)从宿主主机配置的网桥接口中桥接一一个 虚拟机接口到容器中;

(5)分配一个地址池中的IP地址给容器;

(6)执行用户指定的应用程序,执行完毕后容器被终止运行。

 docker run [选项] 镜像 [命令] [参数...]
选项说明
-a指定标准输入输出内容类型,可选 STDIN/STDOUT/STDERR 三项
-d后台运行容器,并返回容器ID
-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
-P(大写)随机端口映射,容器内部端口 随机 映射到主机的端口
-p指定端口映射,格式为:主机(宿主)端口:容器端口
--name=为容器指定一个名称
-dns 8.8.8.8指定容器使用的DNS服务器,默认和宿主一致
-dns-search example.com指定容器DNS搜索域名,默认和宿主一致
-h指定容器的hostname
-m设置容器使用内存最大值
-link=[ ]添加链接到另一个容器
--privileged=true授予此容器扩展特权,也就是开启特权模式; 这种模式下容器对docker宿主机拥有root访问权限。慎用!
--net/--network指定网络模式

5、 在后台持续运行 docker run 创建的容器

需要在 docker run 命令之后添加 -d 选项让 Docker 容器以守护形式在后台运行。并且容器所运行的程序不能结束(容器中的命令仍然在前台运行)。

使用 -itd 选项,可以创建并持续运行容器。即使进入容器后使用exit命令退出容器,也不会停止容器。

 #-itd 后台运行容器.使用--name 指定名称
 docker run -itd --name test2 centos:7  /bin/bash
 ​
 #查看容器状态,可以看出始终处于 UP,运行状态
 docker ps -a
 CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED          STATUS         PORTS     NAMES
 baf5bdda3d28   centos:7   "/bin/bash"   10 seconds ago   Up 9 seconds             test2
 #后台运行容器,并执行命令"tail -f /dev/null"。因为tail -f不会自动停止,会一直运行,所以容器不会退出。
 docker run -d --name test3 centos:7 tail -f /dev/null
 ​
 #查看容器状态,可以看出始终处于 UP,运行状态
 docker ps -a
 CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND               CREATED         STATUS         PORTS     NAMES
 90d13d0606a9   centos:7   "tail -f /dev/null"   2 seconds ago   Up 1 second              test3
 a15ab19788a7   centos:7   "/bin/bash"           5 minutes ago   Up 5 minutes             test2

6、 停止容器

 格式:
 docker stop 容器的ID/名称      #正常停止,可以给容器一个等待时间,以防止数据的丢失。
 或 
 docker kill 容器的ID/名称   #强制停止,(相当于linux命令 kill -9),不会给容器反应时间,可能造成数据丢失
 ​
 docker stop $(docker ps -aq)   #批量停止容器
 ​
 docker ps -a |awk 'NR>=2 {print $1}' | xargs docker stop   #批量停止容器

7、 删除容器

不能删除运行状态的容器,需要先停止再删除。或者使用-f强制删除。

 格式:docker rm <容器ID/名称> [-f]   #删除容器
 ​
 docker rm $(docker ps -aq)         #批量删除所有容器
 ​
 docker ps -a |awk 'NR>=2 {print $1}' | xargs docker rm   #批量删除所有容器

8、容器的进入

需要进入容器进行命令操作时,可以使用 docker exec 命令进入运行中的容器。进入容器前,确保容器正在运行。

  • 我们通常会使用 docker  exec -it bash 进入容器并开启一个bash环境的伪终端。也可以将bash 换成其他一条命令,让容器执行完后,将结果输出到屏幕
  • 后面可以跟上 -c 选项  “命令序列" ,命令序列可以是多个命令,使用分号隔开,可以一次性执行多条命令。
docker run -it 会创建前台进程,但是会在输入exit后终止进程。

docker attach 会通过连接stdin,连接到容器内输入输出流,会在输入exit后终止容器进程。

docker exec -it 会连接到容器,可以像SSH一样进入容器内部,进行操作,可以通过exit退出容器,不影响容器运行。

 格式:docker exec -it 容器ID/名称 /bin/bash
 ​
 -i 选项表示让容器的输入保持打开。
 -t 选项表示让 Docker 分配一个伪终端。
 -it /bin/bash:进入容器时需要指定一个shell环境。

9、查看容器的元数据——docker inspect

 格式:docker inspect 容器id/容器名称
 ​
 docker ps -a                   #先查看运行时容器的id
 ​
 docker inspect 51fd134c7cc3    #查看容器的元数据
 "Gateway": "172.17.0.1",
             "GlobalIPv6Address": "",
             "GlobalIPv6PrefixLen": 0,
             "IPAddress": "172.17.0.2",       #容器的IP
             "IPPrefixLen": 16,
             "IPv6Gateway": "",
             "MacAddress": "02:42:ac:11:00:02",
             "Networks": {
                 "bridge": {                 #使用的是网桥模式

10、容器日志

 格式:  docker logs 容器ID/容器名

11、宿主机和容器之间的文件复制

1)将宿主机中的文件复制到容器中

#将宿主机中的文件复制到容器中  
echo 123 > /opt/f1.txt  
docker cp /opt/f1.txt 容器ID:/tmp/

2)将容器中的文件复制到宿主机中

docker cp 容器ID:/tmp/f1.txt ~/abc.txt   #复制并重命名

12、容器的导出与导入(容器的迁移)

用户可以将任何一个 Docker 容器从一台机器迁移到另一台机器。在迁移过程中,可以使用docker export 命令将已经创建好的容器导出为文件,无论这个容器是处于运行状态还是停止状态均可导出。

可将导出文件传输到其他机器,通过相应的导入命令实现容器的迁移。(注意:导入文件后会生成镜像,但不会自动创建容器。)

 #导出格式:
 docker export 容器ID/名称 > 导出文件名
 ​
 #导入格式:
 cat 导出文件名 | docker import – 镜像名称:标签

二、Docker网络

1、 Docker网络实现原理

docker 使用linux 桥接,在宿主机虚拟一个docker 容器网桥(docker0) ,docker 启动一个容器时会根据docker 网桥的网段分配给容器一个IP地址,称为Container-IP,同时Docker 网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥,这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。

docker 网桥是宿主机虚拟出来的,并不是真实存在的网络设备,外部网络是无法寻址到的,这也意味着外部网络无法直接通过Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到,可以通过映射容器端口到宿主机(端口映射),即 docker run 创建容器时候,通过 -p 或者 -P 参数来启用。访问容器的时候,就通过 [宿主机IP]:[映射端口] 访问容器。

2、为容器创建端口映射

端口映射,底层原理实际是做了一个DNAT转换。

方法一:随机映射端口(从32768开始)

 docker run -itd  --name=为容器指定名称 -P 镜像名称
复制代码

方法二:指定映射端口

 docker run -itd --name=为容器指定名称 -p 宿主机端口:容器端口 镜像名称
复制代码

示例1:

 #随机映射端口
 docker run -itd --name web1 -P nginx
 #查看映射端口号
 docker ps -a
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
 curl http://192.168.41.46:49154

示例2:

 #指定映射端口,将容器的80端口映射到宿主机的48888端口
 docker run -itd --name web2 -p 48888:80 nginx
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
 curl http://192.168.41.46:48888

三、Docker的网络模式

1、Docker的网络模式(4+1)

  • Host: 容器不会虚拟出自己的网卡,配置主机的IP等,而是使用宿主机的IP和端口
  • Container: 创建的容器不会创建自己的网卡,配置自己的IP,而是和一个指定的容器共享IP,端口范围
  • None: 该模式关闭了容器的网络功能。
  • Bridge: 默认为该模式,此模式会为每一个容器分配,设置IP等,并将容器连接到一个docker0 的虚拟网桥,通过docker 0 网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
  • 自定义网络

在安装Docker 时,它会自动创建三个网络:bridge(创建容器默认连接到此网络),none,host

2、查看docker 的网络列表

在安装Docker 时,它会自动创建三个网络:bridge(创建容器默认连接到此网络),none,host。

 #查看docker的网络列表
 docker network ls
 或者
 docker network list

3、指定容器网络模式

 #使用docker' run 创建Docker容器时,可以用--net 或--network 选项指定容器的网络模式
 ●host模式:使用 --net=host 指定。
 ●none模式:使用 --net=none 指定。
 ●container模式:使用--net=container:NAME/ID指定。
 ●bridge模式:使用 --net=bridge 指定,默认设置,可省略。

四、Docker网络模式详解

1、host模式

  • 相当于Vmware中的桥接模式,与宿主机在同一个网络中,但没有独立IP地址。
  • Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离,如PID Namespace隔离进程,Mount Namespace隔离文件系统,Network Namespace隔离网络等。
  • 一个Network Namespace提供了一 份独立的网络环境,包括网卡、路由、iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。
  • 一个Docker容器一般会分配一个独立的NetworkNamespace。但如果启动容器的时候使用host模式,那么这个容器将不会获得一个独立的NetworkNamespace,而是和宿主机共用一个NetworkNamespace。容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的IP等,而是使用宿主机的IP和端口。

容器和宿主机共享网络命名空间,但没有独立IP地址,使用宿主机的IP地址,和宿主机共享端口范围,例如宿主机使用了80端口,那么容器不能使用80端口。这种模式比较方便,但不安全。

image.png

2、container模式

  • container模式: 使用 –net=contatiner:NAME/ID 指定。
  • 这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace,而不是和宿主机共享。新创建的容器不会创建自己的网卡、配置自己的IP,而是和一个指定的容器共享IP,端口范围等。 可以在一定程度上节省网络资源,容器内部依然不会拥有所有端口。
  • 同样,两个容器除了网络方面,其他的如文件系统,进程列表等还是隔离的。
  • 两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信。

新创建的B容器和A容器共享命名空间。假如A容器使用了80端口,B容器就不能使用80端口。

image.png

3、none 模式

  • none模式:使用 --net=none 指定
  • 使用none 模式,docker 容器有自己的network Namespace ,但是并不为Docker 容器进行任何网络配置。也就是说,这个Docker 容器没有网卡,ip, 路由等信息。
  • 这种网络模式下,容器只有lo 回环网络,没有其他网卡。
  • 这种类型没有办法联网,但是封闭的网络能很好的保证容器的安全性。
  • 该容器将完全独立于网络,用户可以根据需要为容器添加网卡。此模式拥有所有端口。(none网络模式配置网络
  • 特殊情况下才会用到,一般不用。

image.png

4 bridge 模式

bridge模式是docker的默认网络模式,不用--net参数, 就是bridge模式。

相当于Vmware中的nat模式,容器使用独立network Namespace, 并连接到docker0虚拟网卡I通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信,此模式会为每. 个容器分配Network Namespace、 设置IP等,并将一一个 主机上的Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。

(1)当Docker进程启动时,会在主机上创建一个名为docker0的虛拟网桥,此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似,这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一“个二层网络中。

(2)从docker0子网中分配一个IP给容器使用(分配一个和网桥相同网段内的IP,网桥作为网关),并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虛拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的,它们组成了一个数据的通道,数据从一个设备进入,就会从另一个设备出来。因此,veth设备常用来连接两个网络设备。

(3)Docker将 veth pair设备的一端放在新创建的容器中,并命名为eth0 (容器的网卡),另一端放在主机中,以veth*这样类似的名字命名,并将这个网络设备加入到docker0 网桥中。可以通过brctl show命令查看。

(4)使用docker run -P 时,docker实际 是在iptables做了DNAT规则,实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL查看。

每个容器有自己独立的命名空间。容器之间通过网桥转发进行通信,成对的网络设备veth pair。

image.png

5、自定义网络模式

直接使用bridge 模式,是无法指定IP运行docker 的,例如执行以下命令就会报错

创建自定义网络:

需要先自定义网络,再指定IP运行docker。

 #(1)先自定义网络,设置网卡地址池,网卡名,网络模式名称
docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork
 12a643f6908df836a9c4c04eb4df96d902f079d1b96ffef1607f79456ca9fe0e
 ​
 -------------注释---------------------------------------------------------------------
 ●docker1 :为执行ifconfig -a 命令时显示的网卡名,如果不使用 --opt 参数指定此名称,使用 ifconfig -a 查看网卡的网络信息时,看到的将会是类似 br-110eb56a0b22这样的名字,这显然不好记。
 ●mynetwork:为执行"docker network list" 命令时,显示的 bridge 网络模式名称。
 -------------------------------------------------------------------------------------
 #查看docker的网络列表
 docker network ls
 NETWORK ID     NAME        DRIVER    SCOPE
 87068f0dcef0   bridge      bridge    local
 13c2115317cd   host        host      local
 12a643f6908d   mynetwork   bridge    local   #已生成自定义网络
 10d4299d0f88   none        null      local
 ​
 ​
 #(2)再使用该网段内的地址,创建自定义网络的容器test6
docker run -itd --name test6 --net mynetwork --ip 172.18.0.10  centos:7 /bin/bash
 d2cb1f26d8de3f9de55df679357bc62a8bbef67b795c538e61d31a99ded72f8e
 #查看容器test6的IP地址
docker inspect test6 | grep -i "IPv4Address"
                         "IPv4Address": "172.18.0.10"
 ​
 #也可以docker exec进入容器后下载net-tools工具,之后使用ifconfig命令查看容器IP地址。

删除自定义网络:

如果想要删除自定义的网络,可以使用 docker network rm 网络模式名称 进行删除,例如docker network rm mynetwork

删除网络模式前,需要先确保使用该网络模式创建的容器已退出(即已停止)。如果容器仍在运行,则该网络无法删除。

五、总结

1、容器管理命令

命令作用
docker create -i [–name=容器名称] 镜像名创建容器
docker create -it [–name=容器名称] 镜像名 <命令>创建容器并导入命令
docker start <容器ID/名称>启动容器
docker stop <容器ID/名称>停止容器
docker kill <容器ID/名称>立即强制停止容器
docker ps查询运行状态的容器
docker ps -a查询所有容器
docker rm [-f] <容器ID/名称>删除容器 (-f 强制删除正在运行的容器)
docker rm $(docker ps -aq)删除所有容器
docker run [–name] -id启动容器(一次性执行)
docker exec -it 容器ID/名称 bash进入容器
docker run -it 容器ID/名称 bash启动时进入容器
docker cp 宿主机文件 容器ID:容器目录将宿主机的文件复制到容器中
docker cp 容器ID:容器目录/文件 宿主机目录将容器中的文件复制到宿主机中
docker logs容器pid=1的进程日志
docker export 容器ID/名称 > 文件名将容器导出为文件
cat 文件名 docker import - 镜像名称:标签将导出的容器文件,导入生成镜像
docker stats查看docker消耗的资源状态

2、如何镜像优化?

有效减少镜像大小。

3、看当下所有容器占用的I/O有多少,占用内存多少?

使用docker stats命令查看。

4、容器有哪些状态?

Docker容器可以有四种状态:

  • 运行
  • 已暂停
  • 重新启动
  • 已退出

5、overlay2由哪几部分组成 ?

  • LowerDir
  • MergedDir
  • UpperDir
  • WorkDir

6、docker的网络建议和宿主机的IP"对照”

比如宿主机地址10.2.5.6,容器的地址就可以修改为172.5.6.x,这样方便在故障发生时,更容易定位故障节点位置。

7、daemon.json 配置介绍(键值对的格式)

 # daemon.json 配置介绍
 {
  "graph": "/data/docker",
  "storage-driver": "overlay2",
  "insecure-registries": ["registry.access.redhat.com", "quay.io"],
  "registry-mirrors": ["https://3u6mkfxb.mirror.aliyuncs.com"],
  "bip": "172.24.38.1/24",       #指定网桥的网段,这里不能写0,必须写1
  "exec-opts": ["native. cgroupdriver= systemd"],
  "live-restore": true
 }
 ​
 #配置项注意点:
 ● graph:该关键字未来将被弃用,可以采用"data-root" 替代。
 ● storage-driver:存储驱动,即分层文件系统。
 ● insecure-registries:不安全的docker registries, 即使用http协议推拉镜象。
 ● registry-mirrors:加速站点,一般可以使用阿里、网易云、docker中国 (https: //registry.docker-cn.com)的地址。
 ● bip:指定doccer bridge地址(不能以.0结尾),生产中建议采用172.xx.yy.1/24,其中xx. yy为宿主机ip后四位,方便定位问题。
 ● 若启动失败,查看/var/log/message 日志排错。
 ● live-restore:启用实时还原。
 默认情况下,当Docker守护程序终止时,它将关闭正在运行的容器。从Docker Engine 1.12开始,您可以配置守护程序,以便在守护程序不可用时容器仍在运行。此功能称为实时还原。实时还原选项有助于减少由于守护程序崩溃,计划内的停机或升级而导致的容器停机时间。
 ​
 ​
 #使用配置文件/etc/docker/daemon.json (没有时新建该文件)
 vim /etc/docker/daemon.json
 {
 " insecure-registries": ["192.168.10.7:666"],
 "registry-mirrors": ["https://3u6mkfxb.mirror.aliyuncs.com"],
 "live-restore": true
 }