Docker 2.0（进阶篇）

前言：

在上一篇文章 Docker 1.0（入门篇）中已经介绍了Docker的基本组成和相关命令，仔细阅读和实践之后，能够掌握基础的容器搭建和使用Docker。
本篇文章是Docker的进阶篇，主要是对Docker的一些原理进行深入，想要熟练的掌握Docker就必须从底层入手，透过表象看本质。

1 Docker组成再深入

1.1 镜像（image）

镜像（Image）就是一堆只读层（read-only layer）的统一视角:

右边的图我们看到了多个只读层，它们叠在一起。除了最下面一层，其它层都会有一个指针指向下一层。这些层是Docker内部的实现细节，并且能够在主机（运行Docker的机器）的文件系统上访问到。联合文件系统（union file system）技术能够将不同的层整合成一个文件系统，为这些层提供了一个统一的视角，这样就隐藏了多层的存在，在用户的角度看来，只存在一个文件系统。

1.2 镜像层（image-layer）

为了将零星的数据整合起来，提出了镜像层（image layer）这个概念。下面的这张图描述了一个镜像层，通过图片我们能够发现一个层并不仅仅包含文件系统的改变，它还能包含了其他重要信息。

元数据（metadata）就是关于这个层的额外信息，它不仅能够让Docker获取运行和构建时的信息，还包括父层的层次信息。需要注意，只读层和读写层都包含元数据。
除此之外，每一层都包括了一个指向父层的指针。如果一个层没有这个指针，说明它处于最底层。

1.3 容器（Container）

容器（container）的定义和镜像（image）很相似，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的。

容器 = 镜像 + 读写层，并且容器的定义并没有提及是否要运行容器。

1.4 联合文件系统（UnionFS）

联合文件系统（UnionFS）是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。联合文件系统是 Docker 镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。
特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来只能看到一个文件系统。联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录

2 命令再深入

docker create [image-id]
docker create 命令为指定的镜像（image）添加了一个可读写层，构成了一个新的容器，但这个容器并没有运行。
docker start [container-id]
Docker start 命令为容器文件系统创建了一个进程隔离空间，每一个容器只能够有一个进程隔离空间。
docker run [image-id]

docker run = docker create + docker start

从图片可以看出，docker run 命令先是利用镜像创建了一个容器，然后运行这个容器。这个命令非常的方便，并且隐藏了两个命令的细节。

docker rm [container-id]
docker rm命令会移除构成容器的可读写层。注意，这个命令只能对非运行态容器执行。
docker commit [container-id]

docker commit -m "描述信息" -a "作者" 容器名 目标镜像名:[tag]  # 编辑容器后提交容器成为一个新镜像

docker commit命令将容器的可读写层转换为一个只读层，这样就把一个容器转换成了不可变的镜像。

示例：

[root@flamingo ~]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
nginx                 latest    605c77e624dd   2 months ago    141MB
tomcat                9.0       b8e65a4d736d   3 months ago    680MB
centos                latest    5d0da3dc9764   6 months ago    231MB
portainer/portainer   latest    580c0e4e98b0   12 months ago   79.1MB

[root@flamingo ~]# docker commit -a "Satoris" -m "nginx-new" 6471a8b5c1f9 nginx001:1.0
sha256:e574e9492d0a3361d449b7ebd90dc557540377412486f7824fd1765f3569a53a
[root@flamingo ~]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
nginx001              1.0       e574e9492d0a   3 seconds ago   141MB
nginx                 latest    605c77e624dd   2 months ago    141MB
tomcat                9.0       b8e65a4d736d   3 months ago    680MB
centos                latest    5d0da3dc9764   6 months ago    231MB
portainer/portainer   latest    580c0e4e98b0   12 months ago   79.1MB

3 容器数据卷（volume）

3.1 数据卷简介

我们知道，一个运行的容器有一个或多个只读层和一个读写层。在容器运行过程中，若产生了一些重要的数据或是更改了一些文件，这些更改我们应该怎么保存呢？容器关闭或重启，这些数据不受影响；但删除Docker容器，则数据将会全部丢失。除此之外也还有其他的一些问题。

存在的问题：

存储于联合文件系统中，不易于宿主机访问
容器间数据共享不便

为了解决这些问题，Docker引入了数据卷（volume）机制。volume是存在于一个或多个容器中的特定文件或文件夹，这个目录以独立于联合文件系统的形式在宿主机中存在，并为数据的共享与持久化提供以下便利。
特点：

volume在容器创建时就会初始化，在容器运行时就可以使用其中的文件。
volume能在不同的容器之间共享和重用。
对volume中数据的操作会马上生效。
对volume中数据的操作不会影响到镜像本身
volume的生存周期独立于容器的生存周期，即使删除容器，volume仍然会存在，没有任何容器使用的volume也不会被Docker删除。

3.2 数据卷的使用

3.2.1 创建和管理卷

创建卷：

[root@flamingo ~]# docker volume create my_vol
my_vol

列出卷：

[root@flamingo ~]# docker volume ls
DRIVER    VOLUME NAME
local     my_vol

检查卷：

[root@flamingo ~]# docker volume inspect my_vol
[
    {
        "CreatedAt": "2022-03-27T11:01:08+08:00",
        "Driver": "local",
        "Labels": {},
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/my_vol/_data",
        "Name": "my_vol",
        "Options": {},
        "Scope": "local"
    }
]

删除卷：

[root@flamingo ~]# docker volume rm my_vol
my_vol

docker volume prune  # 删除所有未使用的卷

3.2.2 挂载命令

-v or --mount
一般来说，--mount更明确和详细。最大的区别是-v语法将所有选项组合在一个字段中，而--mount 语法将它们分开。

-vor--volume：由三个字段组成，由冒号字符 (：) 分隔。字段必须按正确的顺序排列，每个字段的含义不是很明显。
- 在命名卷的情况下，第一个字段是卷的名称，并且在给定的主机上是唯一的。对于匿名卷，省略第一个字段。
- 第二个字段是文件或目录在容器中挂载的路径。
- 第三个字段是可选的，是以逗号分隔的选项列表，例如ro
--mount：由多个键值对组成，以逗号分隔，每个由一个<key>=<value>元组组成。--mount语法比-vor更冗长，但键的--volume顺序并不重要，标志的值更容易理解。

3.2.3 启动一个带卷的容器

指定挂载目录

docker run -it -v 主机内目录:容器内目录 镜像名/id

    [root@flamingo ~]# docker run -d -it -p 8000:80 -v /home/test:/home --name nginx-vol nginx  /bin/bash
    89db802feefd6c4f629f826a07aa615c2fda0f7af40fba4b94254c3f4750c966
    -d   # 后台运行
    -it  # 交互方式
    -p   # 指定端口
    -v   # 指定目录挂载  宿主目录：容器目录
    --name # 指定名称

    [root@flamingo ~]# docker ps
    CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                                   NAMES
    89db802feefd   nginx     "/docker-entrypoint.…"   5 minutes ago   Up 5 minutes   0.0.0.0:8000->80/tcp, :::8000->80/tcp   nginx-vol

进入到容器 nginx-vol:

[root@flamingo ~]# docker exec -it nginx-vol /bin/bash
root@89db802feefd:/# cd /home/
root@89db802feefd:/home# ls
root@89db802feefd:/home#  # /home目录下面没有文件

root@89db802feefd:/home# touch demo.txt
root@89db802feefd:/home# ls
demo.txt

在宿主机上的/home/test/查看文件：

[root@flamingo ~]# cd /home/test/
[root@flamingo test]# ls
demo.txt  # 在容器中创建的文件，已经保存到了宿主机目录，即使删除容器，该文件并不会被删除

查看nginx-vol 元数据，验证卷是否已正确创建和安装。查找Mounts部分：

        "Mounts": [
            {
                "Type": "bind",
                "Source": "/home/test",
                "Destination": "/home",
                "Mode": "",
                "RW": true,
                "Propagation": "rprivate"
            }
        ],

具名挂载

docker run -d  -v 卷名：容器内目录  镜像名/id

启动具名挂载容器

[root@flamingo ~]# docker run -d -it -v volume-first:/home --name centos-vol centos  /bin/bash
7c98a1bc320d5611fb72a45b1a63c3cb3bf566e67434f9961bcc040ccd492087

[root@flamingo ~]# docker  volume ls
DRIVER    VOLUME NAME
local     volume-first    # 可以看到卷名

查看挂载卷的详细信息

[root@flamingo ~]# docker volume inspect volume-first
[
    {
        "CreatedAt": "2022-03-27T15:38:24+08:00",
        "Driver": "local",
        "Labels": null,
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/volume-first/_data",
        "Name": "volume-first",
        "Options": null,
        "Scope": "local"
    }
]

验证卷是否已正确创建和安装

# docker inspect centos-vol

        "Mounts": [
            {
                "Type": "volume",
                "Name": "volume-first",
                "Source": "/var/lib/docker/volumes/volume-first/_data",
                "Destination": "/home",
                "Driver": "local",
                "Mode": "z",
                "RW": true,
                "Propagation": ""
            }
        ],

匿名挂载

docker run -d  -v 容器内目录  镜像名/id

创建匿名挂载的容器

[root@flamingo ~]# docker run -d -it -v /home --name centos-vol-no centos  /bin/bash
5313a430293926464cce1581f68d1f2184738d404cb845cbb01c35a61eb2f7f8

[root@flamingo ~]# docker volume ls
DRIVER    VOLUME NAME
local     014936960fad48a4b3a82438078163220de615b437f9f72f5f8faf7685b26a06  # 匿名挂载
local     volume-first   #具名挂载

查看容器元数据 mount部分

[root@flamingo ~]# docker inspect centos-vol-no

        "Mounts": [
            {
                "Type": "volume",
                "Name": "014936960fad48a4b3a82438078163220de615b437f9f72f5f8faf7685b26a06",
                "Source": "/var/lib/docker/volumes/014936960fad48a4b3a82438078163220de615b437f9f72f5f8faf7685b26a06/_data",
                "Destination": "/home",
                "Driver": "local",
                "Mode": "",
                "RW": true,
                "Propagation": ""
            }
        ],

备注：
所有的卷，都可以在宿主机/var/lib/docker/volumes 查看，同样产生的相关数据也存在相应卷目录下的_data文件中。

[root@flamingo ~]# cd /var/lib/docker/volumes/
[root@flamingo volumes]# ls
014936960fad48a4b3a82438078163220de615b437f9f72f5f8faf7685b26a06  metadata.db
backingFsBlockDev                                                 volume-first

4 DockerFile

4.1 Dockerfile简介：

Dockerfile 是一个用来构建镜像的文本文件，文本内容包含了一条条构建镜像所需的指令和说明。

4.2 使用Dockerfile

4.2.1 基本语法

指令	解释
FROM	构建镜像基于哪一个镜像
MAINTAINER	镜像维护者的姓名和邮箱地址
RUN	构建镜像时运行的指令
CMD	运行容器时执行的shell命令
VOLUME	指定容器挂载点到宿主机自动生成的目录或其他容器
WORKDIR	为 RUN、CMD、ENTRYPOINT、COPY 和 ADD 设置工作目录
EXPOSE	声明容器的服务端口（仅仅是声明）
ENV	设置容器环境变量
ADD	拷贝文件或目录到容器中，如果是URL或压缩包便会自动下载或自动解压
ENTRYPOINT	运行容器时执行的shell命令

4.2.2 定制镜像

建立Dockerfile文件，并输入相关指令。
这里创建一个nginx镜像，并创建一个html文件。

[root@flamingo ~]# mkdir Dockerfile
[root@flamingo ~]# cd Dockerfile/
[root@flamingo Dockerfile]# vim Dockerfile
[root@flamingo Dockerfile]# cat Dockerfile
FROM nginx
RUN echo '这是一个本地构建的ningx镜像' > /usr/share/nginx/html/index.html

4.2.3 构建镜像

在 Dockerfile 文件的存放目录下，执行构建动作。

[root@flamingo Dockerfile]# docker build -f Dockerfile -t nginx-div:1.0 .
Sending build context to Docker daemon  2.048kB
Step 1/2 : FROM nginx
 ---> 605c77e624dd
Step 2/2 : RUN echo '这是一个本地建立的ngin镜像！' > /usr/share/nginx/html/index.html
 ---> Running in f0834e92dba4
Removing intermediate container f0834e92dba4
 ---> 8929f71dffd4
Successfully built 8929f71dffd4
Successfully tagged nginx-div:1.0

-f   # 指定文件，如果文件名称是`Dockerfile` 就可以不指定。
-t   # 镜像的名字及标签

查看当前构建的镜像

[root@flamingo Dockerfile]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
nginx-div             1.0       8929f71dffd4   3 minutes ago   141MB
tomcat                9.0       b8e65a4d736d   3 months ago    680MB
centos                latest    5d0da3dc9764   6 months ago    231MB

运行构建的镜像

[root@flamingo ~]# docker run -d  -p 8000:80 nginx-div:1.0
7ba341c219536d0fc62a75801c67be03a20d561721ec44227958baf12cc6c68d

浏览器访问 http://116.62.141.109:8000/

发现页面乱码。查看docker容器编码格式：执行locale命令；可以看到当前编码格式为POSIX，而这种编码格式不支持中文

root@7ba341c21953:/# locale
LANG=
LANGUAGE=
LC_CTYPE="POSIX"
LC_NUMERIC="POSIX"
LC_TIME="POSIX"
LC_COLLATE="POSIX"
LC_MONETARY="POSIX"
LC_MESSAGES="POSIX"
LC_PAPER="POSIX"
LC_NAME="POSIX"
LC_ADDRESS="POSIX"
LC_TELEPHONE="POSIX"
LC_MEASUREMENT="POSIX"
LC_IDENTIFICATION="POSIX"
LC_ALL=

解决办法：locale -a查看容器所有语言环境

root@7ba341c21953:/# locale -a
C
C.UTF-8
POSIX

C.UTF-8可以支持中文，只需要把容器编码设置为C.UTF-8即可

  修改Dockerfile
  在Dockerfile中添加一行
  ENV LANG C.UTF-8

  重新制作docker镜像，docker run -ti [镜像] 进入容器后执行locale发现编码格式已经被修改为C.UTF-8，之前出现的中文文件名乱码问题也没有了。

5 Docker Compose

5.1 简介

Compose 是用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。通过 Compose，您可以使用YML 文件来配置应用程序需要的所有服务。然后，使用一个命令，就可以从 YML 文件配置中创建并启动所有服务。

5.2 安装

安装命令

sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.29.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose     # 下载较慢

sudo curl -L https://get.daocloud.io/docker/compose/releases/download/1.25.5/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose   # 下载很快

对二进制文件应用可执行权限

sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

测试安装

 docker-compose --version

5.3 卸载

直接使用rm 命令删除相应目录下的文件

 sudo rm /usr/local/bin/docker-compose

5.4 应用

5.4.1 步骤

使用 app定义您的应用程序的环境，Dockerfile 以便可以在任何地方复制它。
定义构成您的应用程序的服务，docker-compose.yml 以便它们可以在隔离环境中一起运行。
运行docker compose up，Docker compose 命令启动并运行您的整个应用程序。

5.4.2 实战

在此页面上，您将构建一个在 Docker Compose 上运行的简单 Python Web 应用程序。该应用程序使用 Flask 框架并在 Redis 中维护一个命中计数器。虽然示例使用 Python，但即使您不熟悉此处演示的概念，也应该可以理解。

 mkdir composetest
 cd composetest

在项目目录中创建一个名为的文件app.py并将其粘贴到：

import time

import redis
from flask import Flask

app = Flask(__name__)
cache = redis.Redis(host='redis', port=6379)

def get_hit_count():
    retries = 5
    while True:
        try:
            return cache.incr('hits')
        except redis.exceptions.ConnectionError as exc:
            if retries == 0:
                raise exc
            retries -= 1
            time.sleep(0.5)

@app.route('/')
def hello():
    count = get_hit_count()
    return 'Hello World! I have been seen {} times.\n'.format(count)

在项目目录中创建另一个名为的文件requirements.txt并将其粘贴以下内容：

flask
redis

在项目目录中，创建一个名为Dockerfile并粘贴以下内容的文件：

# syntax=docker/dockerfile:1
FROM python:3.7-alpine
WORKDIR /code
ENV FLASK_APP=app.py
ENV FLASK_RUN_HOST=0.0.0.0
RUN apk add --no-cache gcc musl-dev linux-headers
COPY requirements.txt requirements.txt
RUN pip install -r requirements.txt
EXPOSE 5000
COPY . .
CMD ["flask", "run"]

这告诉 Docker：

从 Python 3.7 映像开始构建映像。
将工作目录设置为/code.
设置命令使用的环境变量flask。
安装 gcc 和其他依赖项
复制requirements.txt并安装 Python 依赖项。
向镜像添加元数据以描述容器正在侦听端口 5000
将项目中的当前目录复制.到镜像中的workdir
将容器的默认命令设置为flask run

在项目目录中创建一个名为的文件docker-compose.yml并粘贴以下内容：

version: "3.9"
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "8000:5000"
  redis:
    image: "redis:alpine"

在项目目录在一共存在四个文件：

使用 Compose 构建并运行您的应用程序

[root@flamingo composetest]# docker-compose up

启动时说版本不支持：

只需要将docker-compose.yml 文件中的version: "3.9" 修改为version: "2.0" 。

再次启动：

由于安装软件需等待很久时间：

最后还是启动失败，因为有些源是国外的

查阅资料之后，说将Dockefile修改：

# 修改：
RUN apk add --no-cache gcc musl-dev linux-headers
# 为：
RUN set -eux && sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apk/repositories

再次重新启动，成功运行：

查看运行结果：

在浏览器中输入 http://116.62.141.109:8000/ 以查看正在运行的应用程序。刷新之后，次数增加。

参考连接：http://merrigrove.blogspot.com/2015/10/visualizing-docker-containers-and-images.html

posted @ 2022-03-27 01:21 Satoris 阅读(28) 评论(0) 收藏举报

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