Docker初探

Docker/容器
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2022-07-28
dockerfile 详解
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docker制作自己的镜像并上传dockerhub
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标签   Docker

Docker初探

一、环境配置的难题

软件开发最大的麻烦事之一，就是环境配置。用户计算机的环境都不相同，你怎么知道自家的软件，能在那些机器跑起来？

用户必须保证两件事：操作系统的设置，各种库和组件的安装。只有它们都正确，软件才能运行。举例来说，安装一个 Python 应用，计算机必须有 Python 引擎，还必须有各种依赖，可能还要配置环境变量。

如果某些老旧的模块与当前环境不兼容，那就麻烦了。开发者常常会说：”它在我的机器可以跑了”（It works on my machine），言下之意就是，其他机器很可能跑不了。

环境配置如此麻烦，换一台机器，就要重来一次，旷日费时。很多人想到，能不能从根本上解决问题，软件可以带环境安装？也就是说，安装的时候，把原始环境一模一样地复制过来。

二、虚拟机

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 Windows 系统里面运行 Linux 系统。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。

虽然用户可以通过虚拟机还原软件的原始环境。但是，这个方案有几个缺点。

（1）资源占用多

虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候，其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序，真正使用的内存只有 1MB，虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。

（2）冗余步骤多

虚拟机是完整的操作系统，一些系统级别的操作步骤，往往无法跳过，比如用户登录。

（3）启动慢

启动操作系统需要多久，启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟，应用程序才能真正运行。

三、Linux 容器

由于虚拟机存在这些缺点，Linux 发展出了另一种虚拟化技术：Linux 容器（Linux Containers，缩写为 LXC）。

Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统，而是对进程进行隔离。或者说，在正常进程的外面套了一个保护层。对于容器里面的进程来说，它接触到的各种资源都是虚拟的，从而实现与底层系统的隔离。

由于容器是进程级别的，相比虚拟机有很多优势。

（1）启动快

容器里面的应用，直接就是底层系统的一个进程，而不是虚拟机内部的进程。所以，启动容器相当于启动本机的一个进程，而不是启动一个操作系统，速度就快很多。

（2）资源占用少

容器只占用需要的资源，不占用那些没有用到的资源；虚拟机由于是完整的操作系统，不可避免要占用所有资源。另外，多个容器可以共享资源，虚拟机都是独享资源。

（3）体积小

容器只要包含用到的组件即可，而虚拟机是整个操作系统的打包，所以容器文件比虚拟机文件要小很多。

总之，容器有点像轻量级的虚拟机，能够提供虚拟化的环境，但是成本开销小得多。

四、Docker 是什么？

Docker 属于 Linux 容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。

Docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker，就不用担心环境问题。

总体来说，Docker 的接口相当简单，用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样。

五、Docker 的用途

Docker 的主要用途，目前有三大类。

（1）提供一次性的环境。比如，本地测试他人的软件、持续集成的时候提供单元测试和构建的环境。

（2）提供弹性的云服务。因为 Docker 容器可以随开随关，很适合动态扩容和缩容。

（3）组建微服务架构。通过多个容器，一台机器可以跑多个服务，因此在本机就可以模拟出微服务架构。

六、Docker 的安装

Docker 是一个开源的商业产品，有两个版本：社区版（Community Edition，缩写为 CE）和企业版（Enterprise Edition，缩写为 EE）。企业版包含了一些收费服务，个人开发者一般用不到。下面的介绍都针对社区版。

Docker CE 的安装请参考官方文档。

安装完成后，运行下面的命令，验证是否安装成功。

$ docker version
# 或者
$ docker info

Docker 需要用户具有 sudo 权限，为了避免每次命令都输入sudo，可以把用户加入 Docker 用户组（官方文档）。

$ sudo usermod -aG docker $USER

Docker 是服务器—-客户端架构。命令行运行docker命令的时候，需要本机有 Docker 服务。如果这项服务没有启动，可以用下面的命令启动（官方文档）。

# service 命令的用法
$ sudo service docker start

# systemctl 命令的用法
$ sudo systemctl start docker

六、image 文件

Docker 把应用程序及其依赖，打包在 image 文件里面。只有通过这个文件，才能生成 Docker 容器。image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件，可以生成多个同时运行的容器实例。

image 是二进制文件。实际开发中，一个 image 文件往往通过继承另一个 image 文件，加上一些个性化设置而生成。举例来说，你可以在 Ubuntu 的 image 基础上，往里面加入 Apache 服务器，形成你的 image。

# 列出本机的所有 image 文件。
$ docker image ls

# 删除 image 文件
$ docker image rm [imageName]

image 文件是通用的，一台机器的 image 文件拷贝到另一台机器，照样可以使用。一般来说，为了节省时间，我们应该尽量使用别人制作好的 image 文件，而不是自己制作。即使要定制，也应该基于别人的 image 文件进行加工，而不是从零开始制作。

为了方便共享，image 文件制作完成后，可以上传到网上的仓库。Docker 的官方仓库 Docker Hub 是最重要、最常用的 image 仓库。此外，出售自己制作的 image 文件也是可以的。

七、容器文件

image 文件生成的容器实例，本身也是一个文件，称为容器文件。也就是说，一旦容器生成，就会同时存在两个文件： image 文件和容器文件。而且关闭容器并不会删除容器文件，只是容器停止运行而已。

# 列出本机正在运行的容器
$ docker container ls

# 列出本机所有容器，包括终止运行的容器
$ docker container ls --all

上面命令的输出结果之中，包括容器的 ID。很多地方都需要提供这个 ID，比如上一节终止容器运行的docker container kill命令。

终止运行的容器文件，依然会占据硬盘空间，可以使用docker container rm命令删除。

$ docker container rm [containerID]

运行上面的命令之后，再使用docker container ls --all命令，就会发现被删除的容器文件已经消失了。

九、Dockerfile 文件

学会使用 image 文件以后，接下来的问题就是，如何可以生成 image 文件？如果你要推广自己的软件，势必要自己制作 image 文件。

这就需要用到 Dockerfile 文件。它是一个文本文件，用来配置 image。Docker 根据 该文件生成二进制的 image 文件。

下面通过一个实例，演示如何编写 Dockerfile 文件。

1. koa搭建一个小型的web服务器

let koa = require("koa")
let Router = require("koa-router")

const app = new koa();
const router = new Router();

router.get("/", async ctx => {
    ctx.body = "村望老师的Docker测试服务器测试数据"
})

app.use(router.routes())

app.listen({
    port: 3000
}, () => {
    console.log("村望老师的Docker测试服务器跑起来啦");
})

下面使用node将这个项目运行起来，访问http://localhost:3000/

image-20210808153641515

2.编写Dockerfile文件将这个项目打包成镜像

首先，在项目的根目录下，新建一个文本文件.dockerignore，写入下面的内容。

.git
node_modules
npm-debug.log

上面代码表示，这三个路径要排除，不要打包进入 image 文件。如果你没有路径要排除，这个文件可以不新建。

然后，在项目的根目录下，新建一个文本文件 Dockerfile，写入下面的内容。

FROM node:15.10.0-slim #该 image 文件继承官方的 node image，冒号表示标签，这里标签是15.10.0-slim，即15.10.0-slim版本的 node

COPY . ./demo  # 将当前目录下的所有文件（除了.dockerignore排除的路径），都拷贝进入镜像文件的/demo 目录。

WORKDIR /demo # 指定接下来的工作路径为/demo。  类似进入这个文件夹的命令，毕竟这个目录是我们这个镜像项目的主程序文件

RUN npm install --registry=https://registry.npm.taobao.org # 安装node依赖的命令

CMD node index.js # 执行镜像程序启动的命令,一个 Dockerfile 可以包含多个RUN命令，但是只能有一个CMD命令。

EXPOSE 3000 # 将容器 3000 端口暴露出来， 允许外部连接这个端口。(EXPOSE 指令是声明运行时容器提供服务端口，这只是一个声明，在运行时并不会因为这个声明应用就会开启这个端口的服务。)

有了 这个Dockerfile 文件以后，就可以使用docker image build命令创建 image 文件了。

$ docker image build -t koa-demo . 
# or
$ docker image build -t koa-demo:0.0.1 .

上面代码中，-t参数用来指定 image 文件的名字，后面还可以用冒号指定标签。如果不指定，默认的标签就是latest。最后的那个点表示 Dockerfile 文件所在的路径，上例是当前路径，所以是一个点。

image-20210808154736959

运行成功的话，可以使用 docker image ls 看到我们刚刚构建的镜像，就是第一个 tag 0.01 的 koa-demo

$ docker image ls
REPOSITORY               TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
koa-demo                 0.0.1     5801f799c3f5   3 minutes ago    164MB
koa-demo                 latest    68c2b2ab8858   46 minutes ago   160MB
changhao970520/node      latest    1d88d89c7230   4 days ago       907MB
changhao970520/wnlsb     latest    26687951628e   4 days ago       907MB
changhao970520/mysql     latest    c60d96bd2b77   2 weeks ago      514MB
docker/getting-started   latest    083d7564d904   8 weeks ago      28MB

3.运行我们自己的镜像

然后我们去启动它

$ docker run -p 3000:3000 -it koa-demo:0.0.1
  • docker run 启动镜像的命令
  • -p 3000:3000 指定端口映射，将镜像内部的服务端口映射到本机
  • -it参数：容器的 Shell 映射到当前的 Shell，然后你在本机窗口输入的命令，就会传入容器。

image-20210808155825534

然后我们在我们自己的本地去访问3000端口，成功！！！

image-20210808155900342

通过docker container ls可以查看当前运行中的容器

image-20210808160255036

可看到第一个就是我们刚刚build并且运行的

$ docker container kill <containerId> # 关闭开启的容器

image-20210808160558633

$ docker container ls --all # 可以看到全部的容器，运行或者停止的‘

image-20210808161129919

也可以使用docker container run命令的--rm参数，在容器终止运行后自动删除容器文件。

$ docker container run --rm -p 8000:3000 -it koa-demo /bin/bash

4.发布 image 文件

容器运行成功后，就确认了 image 文件的有效性。这时，我们就可以考虑把 image 文件分享到网上，让其他人使用。

首先，去 hub.docker.com 或 cloud.docker.com 注册一个账户。然后，用下面的命令登录。

$ docker login

接着，为本地的 image 标注用户名和版本。

$ docker image tag [imageName] [username]/[repository]:[tag]
# 实例
$ docker image tag koa-demo:0.0.1 changhao970520/koa_docker_test:0.1

标注之后，其实会发现镜像列表多一个出来

image-20210808161929658

push发布 image 文件。

CodeHope@DESKTOP-F8QN41O MINGW64 ~/Desktop/dockertest
$ docker image push changhao970520/koa_docker_test:0.1 
The push refers to repository [docker.io/changhao970520/koa_docker_test]
c6c2f6516f97: Pushed
5f70bf18a086: Pushed
6280923256b7: Pushed
174a0829888e: Mounted from library/node
b847f8594930: Mounted from library/node
944cb4854a28: Mounted from library/node
98738a12a3e5: Mounted from library/node
55d13762c439: Mounted from library/node
0.1: digest: sha256:ef7ab9858e7206d01acc8add3b56166f513ef3299ef2f1f7ade29b3764babb14 size: 1991

然后(登录 hub.docker.com)去到你的远程docker仓库中，你就发现已经推上去了

image-20210808162210230

十、其他有用的命令

docker 的主要用法就是上面这些，此外还有几个命令，也非常有用。

（1）docker container start

前面的docker container run命令是新建容器，每运行一次，就会新建一个容器。同样的命令运行两次，就会生成两个一模一样的容器文件。如果希望重复使用容器，就要使用docker container start命令，它用来启动已经生成、已经停止运行的容器文件。

$ docker container start [containerID]

（2）docker container stop

前面的docker container kill命令终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 SIGKILL 信号。而docker container stop命令也是用来终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 SIGTERM 信号，然后过一段时间再发出 SIGKILL 信号。

$ docker container stop [containerID]

这两个信号的差别是，应用程序收到 SIGTERM 信号以后，可以自行进行收尾清理工作，但也可以不理会这个信号。如果收到 SIGKILL 信号，就会强行立即终止，那些正在进行中的操作会全部丢失。

（3）docker container logs

docker container logs命令用来查看 docker 容器的输出，即容器里面 Shell 的标准输出。如果docker run命令运行容器的时候，没有使用-it参数，就要用这个命令查看输出。

$ docker container logs [containerID]

（4）docker container exec

docker container exec命令用于进入一个正在运行的 docker 容器。如果docker run命令运行容器的时候，没有使用-it参数，就要用这个命令进入容器。一旦进入了容器，就可以在容器的 Shell 执行命令了。

$ docker container exec -it [containerID] /bin/bash

（5）docker container cp

docker container cp命令用于从正在运行的 Docker 容器里面，将文件拷贝到本机。下面是拷贝到当前目录的写法。

$ docker container cp [containID]:[/path/to/file] .

参考资料

www.ruanyifeng.com/home.html

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