Docker学习

一.简介

Docker是一个开源的应用容器引擎，它是由 Go 语言开发实现的轻量级容器技术，它是基于 Linux 内核的 cgroup，namespace，以及 AUFS 类的 Union FS 等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它隔离的进程，因此也称其为容器。

二.概念

1.概要理解

Docker支持安装各种软件并做好配置后编译成镜像，最终可以直接运行镜像产生一个或多个运行于宿主机内核上的容器。为了形象的理解容器，可以简单的理解它为运行在操作系统上的独立沙箱系统，这些沙箱系统内部的文件系统和Linux的非常相似，事实上确是如此，因为Docker就是融合了Linux内核而实现的虚拟化技术，由于具有沙箱的特性，所以各个容器之间是隔离运行的、独立的、互不影响的，程序员甚至不用担心容器内部损坏或者崩溃导致宿主机出错，因为只要删除掉这些有问题的容器，而再运行相关的镜像又会得到全新的容器了，只要不进行数据挂载，整个过程甚至干净不留残余。

2.核心内容

docker主机(Host)：或者称为docker宿主机，即安装了Docker程序的机器。

**docker客户端(Client)：连接docker主机进行操作的程序。

docker镜像(Images)：是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

docker容器(Container)：运行镜像后产生的实例称为容器，实质是运行于独立的命名空间的进程。

docker仓库(Registry)：集中存储、分发镜像的仓库服务系统，作用是允许用户上传、下载并管理镜像，包括公有仓库和私有仓库。

3.对比传统虚拟机

特性	虚拟机的架构	容器的架构
启动	分钟级	秒级
性能	弱于原生	接近原生
硬盘使用	一般为GB	一般为MB
系统支持量	一般几十个	单机上千个容器

虚拟机的架构： 每个虚拟机都包括应用程序、必要的二进制文件和库以及一个完整的客户操作系统(Guest OS)，尽管它们被分离，它们共享并利用主机的硬件资源，将近需要十几个 GB 的大小。

容器的架构： 容器包括应用程序及其所有的依赖，但与其他容器共享内核。它们以独立的用户空间进程形式运行在宿主机操作系统上。他们也不依赖于任何特定的基础设施，Docker 容器可以运行在任何计算机上，任何基础设施和任何云上。

4.优势

（1）快速的启动时间

由于Docker容器直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统即可运行，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间，这大大的节约了开发、测试、部署的时间。

（2）一致的运行环境

开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于不同物理机的开发环境不一致，经常出现安装了相同的软件但却有不同的运行效果现象，甚至有的环境下还会出现bug。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，以至于不会再出现 “这段代码在我机器上没问题啊” 这类的问题。

（3）持续交付和部署

Docker可以一次创建或配置镜像，而可以在任意地方正常运行。即”一处构建，到处运行”。

（4）更方便的迁移

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。

（5）更轻量的维护和扩展

Docker使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外，Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官方镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。

5.分层存储

因为镜像包含操作系统完整的 root 文件系统，其体积往往是庞大的，因此在 Docker 设计时，就充分利用 Union FS 的技术，将其设计为分层存储的架构。所以严格来说，镜像并非是像一个 ISO 那样的打包文件，镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并非由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。

镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。

6.容器存储层

镜像使用的是分层存储，容器也是如此。每一个容器运行时，是以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层，我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为 容器存储层。

7.数据卷

数据卷 是一个可供一个或多个容器使用的特殊目录，当容器内部的目录(文件)映射到宿主机的某目录(文件)时，那么就称这个宿主机的目录(文件)为数据卷。它绕过 UFS，可以提供很多有用的特性，如下：

数据卷 可以在容器之间共享和重用
对 数据卷 的修改会立马生效
对 数据卷 的更新，不会影响镜像
数据卷 默认会一直存在，即使容器被删除

注意：数据卷 的使用，类似于 Linux 下对目录或文件进行 mount，镜像中的被指定为挂载点的目录中的文件会隐藏掉，能显示看的是挂载的 数据卷。

按照 Docker 最佳实践的要求，容器不应该向其存储层内写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作，都应该使用数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主(或网络存储)发生读写，其性能和稳定性更高。

数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此，使用数据卷后，容器删除或者重新运行之后，数据却不会丢失。

三.安装Docker

Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版，EE 即企业版，强调安全，付费使用。

由于apt官方库里的docker版本可能比较旧，所以先卸载可能存在的旧版本

$ sudo apt-get remove docker docker-engine docker-ce docker.io

更新apt包索引：

$ sudo apt-get update

安装以下包以使apt可以通过HTTPS使用存储库(repository)：

$ sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

添加Docker官方的GPG密钥：

$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

使用下面的命令来设置stable存储库：

$ sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs

再更新一下apt包索引：

$ sudo apt-get update

安装最新版本的Docker CE：

$ sudo apt-get install -y docker-ce

在生产系统上，可能会需要应该安装一个特定版本的Docker CE，而不是总是使用最新版本,列出可用的版本：

$ apt-cache madison docker-ce

选择要安装的特定版本，第二列是版本字符串，第三列是存储库名称，它指示包来自哪个存储库，以及扩展它的稳定性级别。要安装一个特定的版本，将版本字符串附加到包名中，并通过等号(=)分隔它们：

$ sudo apt-get install docker-ce=<VERSION>

例如：sudo apt-get install docker-ce=5:19.03.7~3-0~ubuntu-bionic

四.验证Docker

查看docker服务是否启动：

$ systemctl status docker

若未启动，则启动docker服务：

$ sudo systemctl start docker

经典的hello world：

$ sudo docker pull hello-world
$ sudo docker run hello-world

五.镜像下载加速

鉴于国内网络问题，Docker默认是从官方Docker Hub拉取 Docker 镜像十分缓慢，我们可以需要配置加速器来解决。

测速：https://github.com/docker-practice/docker-registry-cn-mirror-test/actions

编辑 /etc/docker/daemon.json（Linux）或者 %programdata%\docker\config\daemon.json（Windows）来配置 Daemon（如果文件不存在请新建该文件）。

$ vim /etc/docker/daemon.json

添加以下内容：

{
  "registry-mirrors": [
    "https://dockerhub.azk8s.cn",
    "https://hub-mirror.c.163.com"
  ]
}

可以配置多个加速镜像。由于镜像服务可能出现宕机，建议同时配置多个加速镜像。

#重新加载配制
$ systemctl daemon-reload
#重启docker
$ service docker restart
#检查加速器是否生效
$ docker info

如果方便建议使用aliyun的镜像

地址：https://cr.console.aliyun.com/cn-shenzhen/instances/mirrors

六.镜像操作

https://hub.docker.com/

#检索	(去https://hub.docker.com上查看镜像的详细信息。eg：docker search redis)
$ docker  search 镜像关键字
#拉取	(name是镜像名，:tag是可选的，tag表示标签，多为软件的版本，默认是latest)
$ docker pull name[:tag]
#列出	(查看所有本地镜像)
$ docker images
#删除	(删除指定的本地镜像,image-id是镜像id)
$ docker rmi image-id