以运维和开发的视角纵观Docker

本章的初衷是在继续深入研究Docker之前，对Docker进行一个整体介绍。

本章主要包含两部分内容。

运维（Ops）视角。

开发（Dev）视角。

在运维视角中，主要包括下载镜像、运行新的容器、登录新容器、在容器内运行命令，以及销毁容器。

在开发视角中，更多关注与应用相关的内容。本书会从GitHub拉取一些应用代码，解释其中的Dockerfile，将应用容器化，并在容器中运行它们。

通过上面两部分内容，读者可以从整体上理解Docker究竟是什么，以及主要组件之间是如何相互配合的。推荐读者对开发和运维两部分内容都要阅读。

读者无须因为不了解本章部分内容而担心。本书并不准备通过本章的介绍让读者成为专家。本章主要目的是给读者一个宏观概念——这样在后续章节中介绍更细节的内容时，读者能明白各部分之间是如何交互的。

为了能完成本章节阅读，读者只需一个可连接到互联网的Docker主机。Docker节点可以是Linux或者Windows，并且无论这个节点是笔记本上的虚拟机，还是公有云上的一个实例，亦或是数据中心的物理机都没有关系。只需要这个节点能运行Docker并且连接到互联网即可。本书接下来的例子涵盖了Linux和Windows！

此外还有一种快速启动Docker的方式，是Play With Docker（PWD）。Play With Docker是一个基于Web界面的Docker环境，并且可以免费使用。只需要浏览器就可以使用（可能需要读者用Docker Hub账户登录）。这也是我最喜欢的启动临时Docker环境的方式。

4.1　运维视角

当读者安装Docker的时候，会涉及两个主要组件：Docker客户端和Docker daemon（有时也被称为“服务端”或者“引擎”）。

daemon实现了Docker引擎的API。

使用Linux默认安装时，客户端与daemon之间的通信是通过本地IPC/UNIX Socket完成的（/var/run/docker.sock）；在Windows上是通过名为npipe:////./pipe/docker_engine的管道（pipe）完成的。读者可以使用docker version命令来检测客户端和服务端是否都已经成功运行，并且可以互相通信。

> docker version Client:  Version:       18.01.0-ce  API version:   1.35  Go version:    go1.9.2  Git commit:    03596f5  Built: Wed Jan 10 20:11:05 2018  OS/Arch:       linux/amd64  Experimental:  false  Orchestrator:  swarm Server:  Engine:   Version:      18.01.0-ce   API version:  1.35 (minimum version 1.12)   Go version:   go1.9.2   Git commit:   03596f5   Built:        Wed Jan 10 20:09:37 2018   OS/Arch:      linux/amd64   Experimental: false

如果读者能成功获取来自客户端和服务端的响应，那么可以继续后面的操作。如果读者正在使用 Linux，并且服务端返回了异常响应，则可尝试在命令的前面加上 sudo——sudo docker version。如果加上sudo之后命令正常运行，那么读者需要将当前用户加入到docker用户组，或者给本书后面的命令都加上sudo前缀。

4.1.1　镜像

将Docker镜像理解为一个包含了OS文件系统和应用的对象会很有帮助。如果读者实际操作过，就会认为与虚拟机模板类似。虚拟机模板本质上是处于关机状态的虚拟机。在Docker世界中，镜像实际上等价于未运行的容器。如果读者是一名开发者，可以将镜像比作类（Class）。

在Docker主机上运行docker image ls命令。

$ docker image ls REPOSITORY    TAG     IMAGE ID     CREATED     SIZE

如果读者运行命令环境是刚完成Docker安装的主机，或者是Play With Docker，那么Docker主机中应当没有任何镜像，命令输出内容会如上所示。

在Docker主机上获取镜像的操作被称为拉取（pulling）。如果使用Linux，那么会拉取ubuntu:latest镜像；如果使用Windows，则会拉取microsoft/powershell:nanoserver镜像。

latest: Pulling from library/ubuntu50aff78429b1: Pull completef6d82e297bce: Pull complete275abb2c8a6f: Pull complete9f15a39356d6: Pull completefc0342a94c89: Pull completeDigest: sha256:fbaf303...c0ea5d1212Status: Downloaded newer image for ubuntu:latest

再次运行docker image ls命令来查看刚刚拉取的镜像。

$ docker images REPOSITORY       TAG      IMAGE ID       CREATED       SIZE ubuntu           latest   00fd29ccc6f1   3 weeks ago   111MB

关于镜像的存储位置以及镜像内部构成，本书会在后续的章节中详细介绍。现在，读者只需知道镜像包含了基础操作系统，以及应用程序运行所需的代码和依赖包。刚才拉取的ubuntu镜像有一个精简版的Ubuntu Linux文件系统，其中包含部分Ubuntu常用工具。而Windows示例中拉取的microsoft/powershell镜像，则包含了带有PowerShell的Windows Nano Server操作系统。

如果拉取了如nginx或者microsoft/iis这样的应用容器，则读者会得到一个包含操作系统的镜像，并且在镜像中还包括了运行Nginx或IIS所需的代码。

重要的是，Docker的每个镜像都有自己的唯一ID。用户可以通过引用镜像的ID或名称来使用镜像。如果用户选择使用镜像ID，通常只需要输入ID开头的几个字符即可——因为ID是唯一的，Docker知道用户想引用的具体镜像是哪个。

4.1.2　容器

到目前为止，读者已经拥有一个拉取到本地的镜像，可以使用docker container run命令从镜像来启动容器。

在Linux中启动容器的命令如下。

$ docker container run -it ubuntu:latest /bin/bash root@6dc20d508db0:/#

在Windows中启动容器的命令如下。

> docker container run -it microsoft/powershell:nanoserver pwsh.exeWindows PowerShellCopyright (C) 2016 Microsoft Corporation. All rights reserved.PS C:\>

仔细观察上面命令的输出内容，会注意到每个实例中的提示符都发生了变化。这是因为-it参数会将Shell切换到容器终端——现在已经位于容器内部了！

接下来分析一下docker container run命令。docker container run告诉Docker daemon启动新的容器。其中-it参数告诉Docker开启容器的交互模式并将读者当前的Shell连接到容器终端（在容器章节中会详细介绍）。接下来，命令告诉Docker，用户想基于ubuntu:latest镜像启动容器（如果用户使用Windows，则是基于microsoft/powershell:nanoserver镜像）。最后，命令告诉Docker，用户想要在容器内部运行哪个进程。对于Linux示例来说是运行Bash Shell，对于Windows示例来说则是运行PowerShell。

在容器内部运行ps命令查看当前正在运行的全部进程。

Linux示例如下。

root@6dc20d508db0:/# ps -elf F S UID    PID  PPID   NI ADDR SZ WCHAN  STIME TTY  TIME CMD4 S root     1     0    0 -  4560 wait   13:38 ?    00:00:00 /bin/bash0 R root     9     1    0 -  8606 -      13:38 ?    00:00:00 ps -elf

Windows示例如下。

PS C:\> ps Handles   NPM(K)   PM(K)   WS(K)   CPU(s)     Id   SI ProcessName -------   ------   -----   -----   ------     --   -- -----------      0        5     964    1292     0.00   4716    4 CExecSvc      0        5     592     956     0.00   4524    4 csrss      0        0       0       4               0    0 Idle      0       18    3984    8624     0.13    700    4 lsass      0       52   26624   19400     1.64   2100    4 powershell      0       38   28324   49616     1.69   4464    4 powershell      0        8    1488    3032     0.06   2488    4 services      0        2     288     504     0.00   4508    0 smss      0        8    1600    3004     0.03    908    4 svchost      0       12    1492    3504     0.06   4572    4 svchost      0       15   20284   23428     5.64   4628    4 svchost      0       15    3704    7536     0.09   4688    4 svchost      0       28    5708    6588     0.45   4712    4 svchost      0       10    2028    4736     0.03   4840    4 svchost      0       11    5364    4824     0.08   4928    4 svchost      0        0     128     136    37.02      4    0 System      0        7     920    1832     0.02   3752    4 wininit      0        8    5472   11124     0.77   5568    4 WmiPrvSE

Linux容器中仅包含两个进程。

PID 1：代表/bin/bash进程，该进程是通过docker container run命令来通知容器运行的。

PID 9：代表ps -elf进程，查看当前运行中进程所使用的命令/程序。

命令输出中展示的ps -elf进程存在一定的误导，因为这个程序在ps命令退出后就结束了。这意味着容器内长期运行的进程其实只有/bin/bash。

Windows 容器运行中的进程会更多，这是由 Windows 操作系统工作方式决定的。虽然Windows容器中的进程比Linux容器要多，但与常见的Windows服务器相比，其进程数量却是明显偏少的。

按Ctrl-PQ组合键，可以在退出容器的同时还保持容器运行。这样Shell就会返回到Docker主机终端。可以通过查看Shell提示符来确认。

现在读者已经返回到Docker主机的Shell提示符，再次运行ps命令。

Linux示例如下。

$ ps -elf F S UID       PID  PPID    NI ADDR SZ WCHAN  TIME CMD4 S root        1     0     0 -  9407 -      00:00:03 /sbin/init1 S root        2     0     0 -     0 -      00:00:00 [kthreadd]1 S root        3     2     0 -     0 -      00:00:00 [ksoftirqd/0]1 S root        5     2     -20     0 -      00:00:00 [kworker/0:0H]1 S root        7     2    -0 -     0 -      00:00:00 [rcu_sched] 0 R ubuntu  22783 22475     0 -  9021 -      00:00:00 ps -elf

Windows示例如下。

> ps Handles   NPM(K)    PM(K)    WS(K)    CPU(s)     Id  SI ProcessName -------   ------    -----    -----    ------     --  -- -----------    220       11     7396     7872      0.33   1732   0 amazon-ssm-agen     84        5      908     2096      0.00   2428   3 CExecSvc     87        5      936     1336      0.00   4716   4 CExecSvc    203       13     3600    13132      2.53   3192   2 conhost    210       13     3768    22948      0.08   5260   2 conhost    257       11     1808      992      0.64    524   0 csrss    116        8     1348       580     0.08    592   1 csrss     85        5      532      1136     0.23   2440   3 csrss    242       11     1848       952     0.42   2708   2 csrss     95        5      592       980     0.00   4524   4 csrss    137        9     7784      6776     0.05   5080   2 docker    401       17    22744     14016    28.59   1748   0 dockerd    307       18    13344      1628     0.17    936   1 dwm        1888        0      128       136    37.17      4   0 System    272       15     3372      2452     0.23   3340   2 TabTip     72        7     1184         8     0.00   3400   2 TabTip32    244       16     2676      3148     0.06   1880   2 taskhostw    142        7     6172      6680     0.78   4952   3 WmiPrvSE    148        8     5620     11028     0.77   5568   4 WmiPrvSE

可以看到与容器相比，Docker主机中运行的进程数要多很多。Windows容器中运行的进程要远少于Windows主机，Linux容器中的进程数也远少于Linux主机。

在之前的步骤当中，是使用Ctrl-PQ组合键来退出容器的。在容器内部使用该操作可以退出当前容器，但不会杀死容器进程。读者可以通过docker container ls命令查看系统内全部处于运行状态的容器。

$ docker container lsCONTAINER ID   IMAGE          COMMAND      CREATED  STATUS    NAMES e2b69eeb55cb   ubuntu:latest  "/bin/bash"  7 mins   Up 7 min  vigilant_borg

上述的输出显示只有一个运行中的容器。这就是前面示例中创建的那个容器。输出中有该容器，证明了容器在退出后依然是运行的。读者可以看到这个进程是7min之前创建的，并且一直在运行。

4.1.3　连接到运行中的容器

执行docker container exec命令，可以将Shell连接到一个运行中的容器终端。因为之前示例中的容器仍在运行，所以下面的示例会创建到该容器的新连接。

Linux示例如下。

$ docker container exec -it vigilant_borg bash root@e2b69eeb55cb:/#

示例中的容器名为“vigilant_brog”。读者环境中的容器名称会不同，所以请记得将“vigilant_brog”替换为自己Docker主机上运行中的容器名称或者ID。

Windows示例如下。

> docker container exec -it pensive_hamilton pwsh.exe Windows PowerShell Copyright (C) 2016 Microsoft Corporation. All rights reserved. PS C:\>

本例中使用的容器为“pensive_hamilton”。同样，读者环境中的容器名称会不同，所以请记得将“pensive_hamilton”替换为自己Docker主机上运行中的容器名称或者ID。

注意，Shell提示符又发生了变化。此时已登录到了容器内部。

docker container exec命令的格式是docker container exec   。在示例中，将本地Shell连接到容器是通过-it参数实现的。本例中使用名称引用容器，并且告诉Docker运行Bash Shell（在Windows示例中是PowerShell）。使用十六进制ID的方式也可以很容易地引用具体容器。

再次使用Ctrl-PQ组合键退出容器。

Shell提示符应当退回到Docker主机中。

再次运行docker container ls命令来确认容器仍处于运行状态。

$ docker container lsCONTAINER ID   IMAGE          COMMAND      CREATED  STATUS    NAMES e2b69eeb55cb   ubuntu:latest  "/bin/bash"  9 mins   Up 9 min  vigilant_borg

通过docker container stop和docker container rm命令来停止并杀死容器。切记需要将示例中的名称/ID替换为读者自己的容器对应的名称和ID。

$ docker container stop vigilant_borg vigilant_borg $ docker container rm vigilant_borg vigilant_borg

通过运行docker container ls命令，并指定-a参数来确认容器已经被成功删除。添加-a的作用是让Docker列出所有容器，甚至包括那些处于停止状态的。

$ docker container ls -aCONTAINER ID    IMAGE    COMMAND    CREATED    STATUS    PORTS    NAMES

4.2　开发视角

容器即应用！

在本节中，会分析一份应用代码中的Dockerfile并将其容器化，最终以容器的方式运行。相关代码可从本书配套资源或我的Github主页中获取。

本节接下来的内容会基于 Linux 示例进行演示。但其实两个示例中都容器化了相同的Web 应用代码，所以步骤也是一样的。

进入到仓库文件目录之下，查看其内容。

$ cd psweb $ ls -l total 28-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu  341 Sep 29 12:15 app.js -rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu  216 Sep 29 12:15 circle.yml -rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu  338 Sep 29 12:15 Dockerfile -rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu  421 Sep 29 12:15 package.json -rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu  370 Sep 29 12:15 README.md drwxrwxr-x 2 ubuntu ubuntu 4096 Sep 29 12:15 test drwxrwxr-x 2 ubuntu ubuntu 4096 Sep 29 12:15 views

对于Windows示例，读者需要cd到dotnet-docker-samples\aspnetapp目录当中。

Linux的示例是一个简单的Node.js Web应用。Windows示例是一个简单的ASP.NET Web应用。

每个仓库中都包含一个名为Dockerfile的文件。Dockerfile是一个纯文本文件，其中描述了如何将应用构建到Docker镜像当中。

查看Dockerfile的全部内容。

$ cat DockerfileFROM alpineLABEL maintainer="nigelpoulton@hotmail.com"RUN apk add --update nodejs nodejs-npmCOPY . /srcWORKDIR /srcRUN  npm installEXPOSE  8080ENTRYPOINT ["node", "./app.js"]

Windows示例中的Dockerfile内容会有所不同。但是，这些区别在现阶段并不重要。关于Dockerfile的更多细节本书会在接下来的章节中进行详细介绍。现在，只需要知道Dockerfile的每一行都代表一个用于构建镜像的指令即可。

使用docker image build命令，根据Dockerfile中的指令来创建新的镜像。示例中新建的Docker镜像名为test:latest。

一定要在包含应用代码和Dockerfile的目录下执行这些命令。

$ docker image build -t test:latest . Sending build context to Docker daemon 74.75kB Step 1/8 : FROM alpine latest: Pulling from library/alpine88286f41530e: Pull completeDigest: sha256:f006ecbb824...0c103f4820a417d Status: Downloaded newer image for alpine:latest  ---> 76da55c8019dSuccessfully built f154cb3ddbd4 Successfully tagged test:latest

{注：}

Windows示例构建可能花费比较长的时间。构建时间长短是由构建过程中要拉取的镜像大小和复杂度决定的。

一旦构建完成，就可以确认主机上是否存在test:latest镜像。

$ docker image ls REPO     TAG        IMAGE ID         CREATED         SIZETest     latest     f154cb3ddbd4     1 minute ago    55.6MB ...

读者现在已经拥有一个新的Docker镜像，其中包含了应用程序。

从镜像启动容器，并测试应用。

Linux代码如下。

$ docker container run -d \  --name web1 \   --publish 8080:8080 \   test:latest

打开Web浏览器，在地址栏中输入容器运行所在的Docker主机的DNS名称或者IP地址，并在后面加上端口号8080。然后就能看到图4.1的Web页面。

如果读者使用的是Windows示例或者Mac版Docker，则需要将地址替换为localhost:8080或者127.0.0.1:8080；如果读者使用的是Play with Docker，需要单击终端界面上的8080超链接。

图4.1　Linux系统测试应用Web界面

Windows代码如下。

> docker container run -d \  --name web1 \   --publish 8080:80 \   test:latest

打开Web浏览器，在地址栏中输入容器运行所在的Docker主机的DNS名称或者IP地址，并在后面加上端口号8080，然后就能看到图4.2的Web页面。

图4.2　Windows系统测试应用Web界面

如果读者使用的是Windows示例或者Mac版Docker，则可参考上面的规则。

读者已经成功将应用代码构建到了Docker镜像当中，然后以容器的方式启动该镜像，这个过程叫作“应用容器化”。

4.3　本章小结

在运维部分，我们下载了Docker镜像，启动容器并且登录到容器内部执行相应的命令，最后停止容器并删除。

在开发部分，我们完成了简单应用的容器化过程：从GitHub拉取应用源代码，并且通过Dockerfile中的指令，将应用代码构建到镜像之中。接着运行了该容器化应用。

本章的整体介绍能帮助读者更好地理解接下来的章节，包括镜像与容器相关细节。

本文摘自：《深入浅出Docke》

《深入浅出Docker》([英],Nigel,Poulton（奈吉尔·波尔顿）)

全书分为17章，从Docker概览和Docker技术两部分进行全面解析，深入浅出地介绍了Docker的相关知识，清晰详细的操作步骤结合大量的实际代码帮助读者学以致用，将Docker知识应用到真实的项目开发当中。

###本书特色

零基础起步，帮助读者快速建立Docker技术知识体系

抽丝剥茧，层层深入，清晰透彻地阐述复杂的逻辑

涵盖广泛，从安装入门到应用部署，展示Docker应用全景

###目录结构

软件开发

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