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2022-05-29
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博主介绍
1、初识docker
1.1、什么是Docker
微服务虽然具备各种各样的优势,但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。
分布式系统中,依赖的组件非常多,不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
在数百上千台服务中重复部署,环境不一定一致,会遇到各种问题。
1.1.1、应用部署的环境问题
大型项目组件较多,运行环境也较为复杂,部署时会碰到一些问题:
依赖关系复杂,容易出现兼容性问题
开发、测试、生产环境有差异。
例如一个项目中,部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等,这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同,甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。
1.1.2、Docker解决依赖兼容问题
而Docker确巧妙的解决了这些问题,Docker是如何实现的呢?
Docker为了解决依赖的兼容问题的,采用了两个手段:
将应用的Libs(函数库)、Deps(依赖)、配置与应用一起打包。
将每个应用放到一个隔离容器去运行,避免互相干扰。
这样打包好的应用包中,既包含应用本身,也保护应用所需要的Libs、Deps,无需再操作系统上安装这些,自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。
虽然解决了不同应用的兼容问题,但是开发、测试等环境会存在差异,操作系统版本也会有差异,怎么解决这些问题呢?
1.1.3、Docker解决操作系统环境差异
要解决不同操作系统环境差异问题,必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例,结构如下:
结构包括:
**计算机硬件:**例如CPU、内存、磁盘等。
**系统内核:**所有Linux发行版的内核都是Linux,例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互,对外提供内核指令,用于操作计算机硬件。
**系统应用:**操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装,使用更加方便。
应用于计算机交互的流程如下:
应用调用操作系统应用(函数库),实现各种功能。
系统函数库是对内核指令集的封装,会调用内核指令。
内核指令操作计算机硬件。
Ubuntu和CentOS、SpringBoot都是基于Linux内核,无非是系统应用不同,提供的函数库有差异。
此时,如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统,MySQL在调用Ubuntu函数库时,会发现找不到或者不匹配,就会报错了。
Docker如何解决不同系统环境的问题?
Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包。
Docker运行到不同操作系统时,直接基于打包的函数库,借助于操作系统的Linux内核来运行。
1.1.4、个人总结
Docker如何解决大型项目依赖关系复杂,不同组件依赖的兼容性问题?
Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包,形成可移植镜像。
Docker应用运行在容器中,使用沙箱机制,相互隔离。
Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题?
Docker镜像中包含完整运行环境,包括系统函数库,仅依赖系统的Linux内核,因此可以在任意Linux操作系统上运行。
Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术,具备下列优势:
可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像,可以迁移到任意Linux操作系统。
运行时利用沙箱机制形成隔离容器,各个应用互不干扰。
启动、移除都可以通过一行命令完成,方便快捷。
1.2、Docker和虚拟机的区别
Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机,也能在一个操作系统中,运行另外一个操作系统,保护系统中的任何应用。
两者有什么差异呢?
虚拟机(virtual machine)是在操作系统中模拟硬件设备,然后运行另一个操作系统,比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统,这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。
Docker仅仅是封装函数库,并没有模拟完整的操作系统
对比来看:
个人总结:
Docker和虚拟机的差异:
docker是一个系统进程;虚拟机是在操作系统中的操作系统。
docker体积小、启动速度快、性能好;虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般。
1.3、Docker架构
1.3.1、镜像和容器
Docker中有几个重要的概念:
镜像(Image):Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起,称为镜像。
容器(Container):镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器,只是Docker会给容器进程做隔离,对外不可见。
一切应用最终都是代码组成,都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时,才会加载到内存,形成进程。
而镜像,就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。
容器呢,就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许,形成进程,只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次,形成多个容器进程。
1.3.2、DockerHub
开源应用程序非常多,打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动,人们就会将自己打包的应用镜像,例如Redis、MySQL镜像放到网络上,共享使用,就像GitHub的代码共享一样。
DockerHub:DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。
国内也有类似于DockerHub 的公开服务。
我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub,另一方面也可以从DockerHub拉取镜像
1.3.3、Docker架构
我们要使用Docker来操作镜像、容器,就必须要安装Docker。
Docker是一个CS架构的程序,由两部分组成:
服务端(server):Docker守护进程,负责处理Docker指令,管理镜像、容器等。
客户端(client):通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。
1.3.4、个人建议
镜像:
将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起。
容器:
镜像运行起来就是容器,一个镜像可以运行多个容器。
Docker结构:
服务端:接收命令或远程请求,操作镜像或容器。
客户端:发送命令或者请求到Docker服务端。
DockerHub:
一个镜像托管的服务器,类似的还有阿里云镜像服务,统称为DockerRegistry。
1.4、安装Docker
企业部署一般都是采用Linux操作系统,而其中又数CentOS发行版占比最多,因此我们在CentOS下安装Docker,下篇文章细讲。
2、Docker的基本操作
2.1、镜像操作
2.1.1、镜像名称
首先来看下镜像的名称组成:
镜名称一般分两部分组成:[repository]:[tag]。
在没有指定tag时,默认是latest,代表最新版本的镜像。
举个例子:mysql:5.7
这里的mysql就是repository,5.7就是tag,合一起就是镜像名称,代表5.7版本的MySQL镜像。
2.1.2、镜像命令
常见的镜像操作命令如图:
2.1.3、拉取、查看镜像
从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看
1、首先去镜像仓库搜索nginx镜像,比如DockerHub:
2、根据查看到的镜像名称,拉取自己需要的镜像,通过命令:docker pull nginx。
3、通过命令:docker images 查看拉取到的镜像。
2.1.4、保存、导入镜像
利用docker save将nginx镜像导出磁盘,然后再通过load加载回来。
1、利用docker xx --help命令查看docker save和docker load的语法。
例如,查看save命令用法,可以输入命令:
docker save --help
运行结果:
命令格式:
docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]
2、使用docker save导出镜像到磁盘
运行命令:
docker save -o nginx.tar nginx:latest
运行结果:
3、使用docker load加载镜像
先删除本地的nginx镜像:
docker rmi nginx:latest
然后运行命令,加载本地文件:
docker load -i nginx.tar
然后查看镜像:
docker images
2.2、容器操作
2.2.1、容器相关命令
容器操作的命令如图:
容器保护三个状态:
**运行:**进程正常运行。
**暂停:**进程暂停,CPU不再运行,并不释放内存。
**停止:**进程终止,回收进程占用的内存、CPU等资源。
其中:
docker run:创建并运行一个容器,处于运行状态。
docker pause:让一个运行的容器暂停。
docker unpause:让一个容器从暂停状态恢复运行。
docker stop:停止一个运行的容器。
docker start:让一个停止的容器再次运行。
docker rm:删除一个容器。
2.2.2、创建并运行一个容器
创建并运行nginx容器的命令:
docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx
命令解读:
docker run :创建并运行一个容器。
–name : 给容器起一个名字,比如叫做mn。
-p:将宿主机端口与容器端口映射,冒号左侧是宿主机端口,右侧是容器端口。
-d:后台运行容器。
nginx:镜像名称,例如nginx。
这里的-p参数,是将容器端口映射到宿主机端口。
默认情况下,容器是隔离环境,我们直接访问宿主机的80端口,肯定访问不到容器中的nginx。
现在,将容器的80与宿主机的80关联起来,当我们访问宿主机的80端口时,就会被映射到容器的80,这样就能访问到nginx了。
2.2.3、进入容器,修改文件
需求:进入Nginx容器,修改HTML文件内容,添加“hello nginx”
提示:进入容器要用到docker exec命令。
步骤:
1、进入容器。进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为:
docker exec -it mn bash
命令解读:
docker exec :进入容器内部,执行一个命令。
-it: 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端,允许我们与容器交互。
mn:要进入的容器的名称。
bash:进入容器后执行的命令,bash是一个linux终端交互命令。
2、进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html
容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统,看起来如同一个linux服务器一样。
nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中,包括我们要修改的html文件。
查看DockerHub网站中的nginx页面,可以知道nginx的html目录位置在/usr/share/nginx/html我们执行命令,进入该目录:
cd /usr/share/nginx/html
查看目录下文件:
3、修改index.html的内容
容器内没有vi命令,无法直接修改,我们用下面的命令来修改:
sed -i -e 's#Welcome to nginx#hello nginx#g' -e 's#
##g' index.html在浏览器访问自己的虚拟机地址:http://192.168.100.130 即可看到结果。
2.2.4、个人建议
docker run命令的常见参数有哪些?
–name:指定容器名称。
-p:指定端口映射。
-d:让容器后台运行。
查看容器日志的命令:
docker logs。
添加 -f 参数可以持续查看日志。
查看容器状态:
docker ps。
docker ps -a 查看所有容器,包括已经停止的。
2.3、数据卷(容器数据管理)
在之前的nginx案例中,修改nginx的html页面时,需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器,修改文件也很麻烦。
这就是因为容器与数据(容器内文件)耦合带来的后果。
要解决这个问题,必须将数据与容器解耦,这就要用到数据卷了。
2.3.1、什么是数据卷
**数据卷(volume)**是一个虚拟目录,指向宿主机文件系统中的某个目录。
一旦完成数据卷挂载,对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。
这样,我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录,就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了
2.3.2、数据集操作命令
数据卷操作的基本语法如下:
docker volume [COMMAND]
docker volume命令是数据卷操作,根据命令后跟随的command来确定下一步的操作:
create 创建一个volume。
inspect 显示一个或多个volume的信息。
ls 列出所有的volume。
prune 删除未使用的volume。
rm 删除一个或多个指定的volume。
2.3.3、创建和查看数据卷
创建一个数据卷,并查看数据卷在宿主机的目录位置
① 创建数据卷
docker volume create html
② 查看所有数据
docker volume ls
③ 查看数据卷详细信息卷
docker volume inspect html
个人建议:
数据卷的作用:
将容器与数据分离,解耦合,方便操作容器内数据,保证数据安全。
数据卷操作:
docker volume create:创建数据卷。
docker volume ls:查看所有数据卷。
docker volume inspect:查看数据卷详细信息,包括关联的宿主机目录位置。
docker volume rm:删除指定数据卷。
docker volume prune:删除所有未使用的数据卷。
2.3.4、挂载数据卷
我们在创建容器时,可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录,命令格式如下:
docker run \ --name mn \ -v html:/root/html \ -p 8080:80 nginx \
这里的-v就是挂载数据卷的命令:
-v html:/root/htm :把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中
2.3.5、给nginx挂载数据卷
创建一个nginx容器,修改容器内的html目录内的index.html内容。
运行容器时使用 -v 参数挂载数据卷。
步骤:
① 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录
docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx
② 进入html数据卷所在位置,并修改HTML内容
# 查看html数据卷的位置 docker volume inspect html # 进入该目录 cd /var/lib/docker/volumes/html/_data # 修改文件 vi index.html
2.3.6、给MySQL挂载本地目录
容器不仅仅可以挂载数据卷,也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下:
带数据卷模式:宿主机目录 --> 数据卷 —> 容器内目录。
直接挂载模式:宿主机目录 —> 容器内目录。
语法:
目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的:
-v [宿主机目录]:[容器内目录]
-v [宿主机文件]:[容器内文件]
创建并运行一个MySQL容器,将宿主机目录直接挂载到容器
2.3.7、个人建议
docker run的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中:
-v volume名称:容器内目录。
-v 宿主机文件:容器内文。
-v 宿主机目录:容器内目录。
数据卷挂载与目录直接挂载的:
数据卷挂载耦合度低,由docker来管理目录,但是目录较深,不好找。
目录挂载耦合度高,需要我们自己管理目录,不过目录容易寻找查看。
3、Dockerfile自定义镜像
常见的镜像在DockerHub就能找到,但是我们自己写的项目就必须自己构建镜像了。
而要自定义镜像,就必须先了解镜像的结构才行。
3.1、镜像结构
镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。
简单来说,镜像就是在系统函数库、运行环境基础上,添加应用程序文件、配置文件、依赖文件等组合,然后编写好启动脚本打包在一起形成的文件。
我们要构建镜像,其实就是实现上述打包的过程。
3.2、Dockerfile语法
构建自定义的镜像时,并不需要一个个文件去拷贝,打包。
我们只需要告诉Docker,我们的镜像的组成,需要哪些BaseImage、需要拷贝什么文件、需要安装什么依赖、启动脚本是什么,将来Docker会帮助我们构建镜像。
而描述上述信息的文件就是Dockerfile文件。
Dockerfile就是一个文本文件,其中包含一个个的指令(Instruction),用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer。
更新详细语法说明,请参考官网文档
3.3、构建Java项目
需求:基于Ubuntu镜像构建一个新镜像,运行一个java项目。
步骤1:新建一个空文件夹docker-demo。
步骤2:准备一个docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录。
步骤3:提前下载jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录。
步骤4:新建一个Dockerfile到docker-demo这个目录。
Dockerfile其中的内容如下:
# 指定基础镜像 FROM ubuntu:16.04 # 配置环境变量,JDK的安装目录 ENV JAVA_DIR=/usr/local # 拷贝jdk和java项目的包 COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/ COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar # 安装JDK RUN cd $JAVA_DIR \ && tar -xf ./jdk8.tar.gz \ && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8 # 配置环境变量 ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8 ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin # 暴露端口 EXPOSE 8090 # 入口,java项目的启动命令 ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar
步骤5:进入docker-demo
将准备好的docker-demo上传到虚拟机任意目录,然后进入docker-demo目录下
步骤6:运行命令:
docker build -t javaweb:1.0 .
访问:虚拟机IP:8090
3.3.2、基于java8构建Java项目
虽然我们可以基于Ubuntu基础镜像,添加任意自己需要的安装包,构建镜像,但是却比较麻烦。所以大多数情况下,我们都可以在一些安装了部分软件的基础镜像上做改造。
例如,构建java项目的镜像,可以在已经准备了JDK的基础镜像基础上构建。
基于java:8-alpine镜像,将一个Java项目构建为镜像
实现思路如下:
① 新建一个空的目录,然后在目录中新建一个文件,命名为Dockerfile。
② 准备docker-demo.jar到这个目录中。
③ 编写Dockerfile文件:。
a )基于java:8-alpine作为基础镜像。
b )将app.jar拷贝到镜像中。
c )暴露端口。
d )编写入口ENTRYPOINT。
内容如下:
FROM java:8-alpine COPY ./app.jar /tmp/app.jar EXPOSE 8090 ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar
④ 使用docker build命令构建镜像。
⑤ 使用docker run创建容器并运行。
3.4、个人建议
小结:
Dockerfile的本质是一个文件,通过指令描述镜像的构建过程。
Dockerfile的第一行必须是FROM,从一个基础镜像来构建。
基础镜像可以是基本操作系统,如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像,例如:java:8-alpine。
4、Docker-Compose
Docker Compose可以基于Compose文件帮我们快速的部署分布式应用,而无需手动一个个创建和运行容器!
4.1、初识DockerCompose
Compose文件是一个文本文件,通过指令定义集群中的每个容器如何运行。格式如下:
version: "3.8" services: mysql: image: mysql:5.7.25 environment: MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123 volumes: - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql" - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf" web: build: . ports: - "8090:8090"
上面的Compose文件就描述一个项目,其中包含两个容器:
mysql:一个基于mysql:5.7.25镜像构建的容器,并且挂载了两个目录。
web:一个基于docker build临时构建的镜像容器,映射端口时8090。
DockerCompose的详细语法参考官网
其实DockerCompose文件可以看做是将多个docker run命令写到一个文件,只是语法稍有差异。
4.2.安装DockerCompose
下篇文章细讲。
5.Docker镜像仓库
5.1.、搭建私有镜像仓库
5.2、推送、拉取镜像
推送镜像到私有镜像服务必须先tag,步骤如下:
① 重新tag本地镜像,名称前缀为私有仓库的地址:192.168.150.101:8080/
docker tag nginx:latest 192.168.150.101:8080/nginx:1.0
② 推送镜像
docker push 192.168.150.101:8080/nginx:1.0
③ 拉取镜像
docker pull 192.168.150.101:8080/nginx:1.0
Docker Linux
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