Docker

1. Docker 介绍

1.1 DevOps 中存在的问题

在 Docker 出现之前，开发和运维的协作中经常遇到以下痛点：

1. 环境不一致，导致"水土不服"。开发环境用的是 JDK 1.8，而发布服务器的 JDK 版本是 1.7；比如开发用 JDK 1.8 配 Tomcat 8.5，发布环境换成 Tomcat 10 就可能出问题。
2. 多用户的操作系统相互不能隔离，会相互影响。一台服务器如果部署多个应用程序，当某个程序运行出问题时会牵连其他服务；多个程序部署在同一个 Tomcat 上时，Tomcat 默认最大并发为 150，某个系统把并发占满了，其他系统就会卡顿。
3. 做活动需要快速搭建服务集群时，传统方式效率低。一个大型项目由多个模块实现，逐个打包、逐台更换非常繁琐。
4. 安装 Redis、Nginx 等服务太繁琐。手工搭建一套 Java 项目运行环境（JDK、MySQL、Redis、Tomcat、Nginx），至少要半天时间。

1.2 Docker 的思想

Docker 用三个核心思想解决了上面的问题：

1. 集装箱：将应用程序连同其运行环境整体打包成一个"集装箱"（如 JDK 1.8 + 项目代码、Nginx + GCC + 依赖库），镜像就是集装箱的模板，据此创建容器。谁需要这个应用，直接把整个箱子拿过去即可。
2. 标准化：运输的标准化、命令的标准化，即下载镜像、创建容器的方式都是统一的。
3. 隔离性：Docker 基于 Linux 内核单独开辟一块空间来部署运行应用服务，各容器之间互不影响。

2. Docker 架构与核心概念

2.1 架构图

2.2 相关概念

Docker 包括三个基本概念：

概念	说明
仓库（Repository）	可看成一个代码控制中心，用来保存镜像，如 Docker Hub
镜像（Image）	相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 16.04 最小系统的 root 文件系统
容器（Container）	镜像和容器的关系，就像面向对象程序设计中的类和实例一样：镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等

Docker 使用客户端-服务器（C/S）架构模式，通过远程 API 来管理和创建 Docker 容器；Docker 容器通过 Docker 镜像来创建，容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。

3. Docker 安装

Docker 官网：https://www.docker.com/

Docker CE（社区免费版）的安装请参考官方文档：

• MacOS：https://docs.docker.com/docker-for-mac/install/
• Windows：https://docs.docker.com/docker-for-windows/install/
• Ubuntu：https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/ubuntu/
• Debian：https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/debian/
• CentOS 7：https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/centos/（CentOS 7 以下版本兼容性差）
• Fedora：https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/fedora/
• 其他 Linux 发行版：https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/binaries/

下面以 CentOS 7 为例演示安装步骤。

3.1 第一步：设置 Docker 的 yum 源

# yum-utils 提供 yum-config-manager 功能
yum install -y yum-utils
yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

3.2 第二步：安装 Docker

# 下载并安装最新版【不建议】
# yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y
# 下载并安装指定版本【建议】
# 查看 docker-ce 版本
yum list docker-ce --showduplicates | sort -r
# 保证服务器能连接外网
yum install docker-ce-18.09.0 docker-ce-cli-18.09.0 containerd.io -y

# 查看 docker 版本
docker -v

# 启动、停止、重启命令
systemctl start docker
systemctl stop docker
systemctl restart docker
# 开机自启动
systemctl enable docker

3.3 第三步：配置镜像加速器

注

安装好 Docker 之后，我们可以在 Docker Hub（https://hub.docker.com/）上下载到大量已经容器化的应用镜像，即拉即用。这些镜像中，有些是 Docker 官方维护的，更多的是众多开发者自发上传分享的。但 Docker Hub 并没有在国内部署服务器或使用国内的 CDN 服务，因此在国内的网络环境下，镜像下载十分耗时，少则二十分钟，多则数十小时。所以需要配置国内的镜像加速器。

下面以配置阿里云镜像加速器为例，登录阿里云控制台找到自己的加速地址：

# 配置阿里云镜像加速器
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://evedyeni.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

# 也可以使用网易的镜像加速地址
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["http://hub-mirror.c.163.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

4. Docker 常用命令

4.1 基础命令

docker version   # 查看 docker 版本信息
docker info      # 查看 docker 系统信息
docker --help    # 查看帮助

4.2 服务相关命令

systemctl start docker     # 启动 docker 服务
systemctl status docker    # 查看 docker 服务状态
systemctl stop docker      # 停止 docker 服务
systemctl restart docker   # 重启 docker 服务
systemctl enable docker    # 设置开机启动

4.3 镜像相关命令

• 列出本地镜像：

  # 列出本地所有的 docker 镜像
  docker images

• 搜索镜像：

  # 搜索镜像
  docker search mysql

  镜像查找地址：https://hub.docker.com/（需要注册）。

  

  

• 下载镜像：

  # 下载最新（latest）版，非必要不建议
  docker pull 镜像名
  
  # 下载指定版本
  docker pull 镜像名:镜像的版本号
  docker pull mysql:5.7

• 删除镜像：

  注意

  如果镜像有容器实例正在运行，是不能被删除的。

  # 根据镜像 id 删除，注意如果两个镜像的镜像 id（id 前缀）一样，是无法被删除的
  docker rmi aa27923130e6
  
  # 根据镜像名:版本删除
  docker rmi mysql:5.7

4.4 容器相关命令

4.4.1 创建容器实例

命令格式：docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]

常用 OPTIONS 说明：

选项	说明
--name='容器新名字'	为容器指定一个自定义名称
-d	后台运行容器，并返回容器 ID，也即启动守护式容器
-i	以交互模式运行容器
-t	（terminal）为容器重新分配一个伪终端，通常与 -i 连用为 -it
-P	随机端口映射
-p	指定映射端口，有以下四种格式：① ip:hostPort:containerPort；② ip::containerPort；③ hostPort:containerPort；④ containerPort

# 根据 mysql 镜像创建 mysql 容器实例（守护式）
docker run -d --name mysql01 \
-p 3307:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
mysql:5.7

# 进入到容器（退出用 exit）
docker exec -it mysql01 /bin/bash

# 或用交互式方式创建
docker run -it --name mysql05 -p 3308:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root mysql:5.7 /bin/bash

# 切换到容器的根目录
root@09eb509b5fd4:/data# cd /
# 查看容器的根目录
root@09eb509b5fd4:/# ls
bin  boot  docker-entrypoint-initdb.d  dev  entrypoint.sh  etc  home  lib  lib64  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var
# 如果是 -it 形式创建的，退出交互窗口时要注意：一旦 exit，容器实例也随之关闭
root@09eb509b5fd4:/# exit
exit
[root@zhuxm01 ~]#

提示

守护式（-d）与交互式（-it）的区别：-d 让容器在后台运行，退出终端不影响容器；-it 进入容器内部的伪终端，exit 退出时容器会一并停止。

4.4.2 列出正在运行的容器

命令格式：docker ps [OPTIONS]

选项	说明
-a	列出当前所有正在运行的容器 + 历史上运行过的
-l	显示最近创建的容器
-n	显示最近 n 个创建的容器
-q	静默模式，只显示容器编号
--no-trunc	不截断输出

# 查看正在运行的容器
docker ps
# 查看正在运行以及创建了但没有运行的容器实例
docker ps -a

4.4.3 停止容器实例

# 其中 mysql01 是容器的名称
docker stop mysql01

4.4.4 启动容器实例

# 其中 mysql01 是容器的名称
docker start mysql01

4.4.5 删除容器实例

# 其中 mysql01 是容器的名称
docker rm mysql01

4.4.6 查看容器实例的信息

docker inspect mysql01

4.4.7 设置容器开机自启动

# docker update --restart=always 容器名或容器 ID
docker update --restart=always <CONTAINER ID>

5. Docker 数据卷

5.1 数据卷概念

先思考一个问题：容器数据如何持久化？ 容器如果被删除，容器内的数据也会被删除，数据删除了怎么办？

答案就是数据卷（Volume），它的特性如下：

1. 数据卷就是宿主机的一个目录或者文件；
2. 当容器目录与宿主机目录绑定后，二者可以双向同步；
3. 一个数据卷可以被多个容器绑定（挂载）；
4. 一个容器可以绑定多个数据卷；
5. 当容器被删除时，数据卷不会被删除。

5.2 创建数据卷

先创建一个 Tomcat 容器：

docker search tomcat
docker pull tomcat:9.0

# --rm 表示当容器被停止时会自动删除该容器
docker run -d --name tomcat01 \
--rm \
-p 8081:8080 \
tomcat:9.0

再创建数据卷并与容器目录绑定：

# 创建数据卷的命令，tomcat 为数据卷的名称
docker volume create tomcat
# 数据卷本质就是宿主机的一个目录，默认存放路径为 /var/lib/docker/volumes/
docker volume inspect tomcat
docker volume ls
docker volume rm tomcat

# 数据卷绑定容器目录：以这种方式绑定，如果 /usr/local/tomcat/ 目录下有内容，
# 会将这些内容同步到数据卷中
docker run -it --name tomcat01 \
--rm \
-p 8081:8080 \
-v tomcat:/usr/local/tomcat/ \
tomcat:9.0

# 验证双向同步：
# 1. 修改宿主机目录，查看容器目录是否同步
# 2. 修改容器目录，查看宿主机目录是否同步
# 3. 删除容器后查看数据卷，数据卷不会被删除

6. Docker 应用服务部署

以部署 MySQL 为例，演示用 Docker 部署应用服务的标准流程。

第一步：搜索 MySQL 镜像。

docker search mysql

第二步：下载 MySQL 镜像。

docker pull mysql:5.7

第三步：创建 MySQL 容器。

docker run -d --name mysql01 \
-p 3307:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
mysql:5.7

第四步：远程连接 MySQL。

# 进入容器内部，退出用 exit
docker exec -it mysql01 /bin/bash
# 连接 mysql，如：mysql -uroot -p

-- 开放 root 用户远程访问权限
grant all privileges on *.* to root@'%' identified by "123456";
flush privileges;

7. Dockerfile

我们自己想做自己的镜像，怎么做？比如为微服务项目制作镜像，就需要用到 Dockerfile。

7.1 Dockerfile 简介

1. Dockerfile 是一个文本文件；
2. Dockerfile 文件中包含了一条条的指令；
3. Dockerfile 可以帮我们构建一个自己的全新镜像。

通过 Dockerfile 可以为团队提供一个完全一致的环境，解决了因环境不同导致的"水土不服"问题。

7.2 Dockerfile 指令

关键字	作用	备注
FROM	指定父镜像	指定 Dockerfile 基于哪个 image 构建
MAINTAINER	作者信息	用来标明这个 Dockerfile 是谁写的
LABEL	标签	用来标明 Dockerfile 的标签，可以使用 LABEL 代替 MAINTAINER，最终都是在 docker image 的基本信息中可以查看
RUN	执行命令	执行一段命令，默认是 /bin/sh，格式：RUN command 或者 RUN ["command", "param1", "param2"]
CMD	容器启动命令	提供启动容器时候的默认命令，和 ENTRYPOINT 配合使用，格式：CMD command param1 param2 或者 CMD ["command", "param1", "param2"]
ENTRYPOINT	入口	一般在制作一些执行就关闭的容器中会使用
COPY	复制文件	build 的时候复制文件到 image 中
ADD	添加文件	build 的时候添加文件到 image 中，不仅仅局限于当前 build 上下文，可以来源于远程服务
ENV	环境变量	指定 build 时候的环境变量，可以在启动容器的时候通过 -e 覆盖，格式：ENV name=value
ARG	构建参数	构建参数，只在构建的时候使用；如果有 ENV，那么 ENV 相同名字的值始终覆盖 ARG 的参数
VOLUME	定义外部可以挂载的数据卷	指定 build 的 image 哪些目录可以在启动的时候挂载到文件系统中，启动容器的时候使用 -v 绑定，格式：VOLUME ["目录"]
EXPOSE	暴露端口	定义容器运行的时候监听的端口，启动容器的时候使用 -p 来绑定暴露端口，格式：EXPOSE 8080 或者 EXPOSE 8080/udp
WORKDIR	工作目录	指定容器内部的工作目录，如果没有创建则自动创建；如果指定 / 使用的是绝对地址，如果不是 / 开头，那么是在上一条 WORKDIR 路径的相对路径
USER	指定执行用户	指定 build 或者启动的时候的用户，即 RUN、CMD、ENTRYPOINT 执行的时候的用户
HEALTHCHECK	健康检查	指定监测当前容器的健康监测的命令，基本没用，因为很多时候应用本身有健康监测机制
ONBUILD	触发器	当存在 ONBUILD 关键字的镜像作为基础镜像的时候，当执行 FROM 完成之后会执行 ONBUILD 的命令，但是不影响当前镜像，用处也不怎么大
STOPSIGNAL	发送信号量到宿主机	该 STOPSIGNAL 指令设置将发送到容器的系统调用信号以退出
SHELL	指定执行脚本的 shell	指定 RUN、CMD、ENTRYPOINT 执行命令的时候使用的 shell

日常制作 Java 微服务镜像时，最常用的几个指令可以概括为：

FROM      指定当前自定义镜像需要依赖的镜像
RUN       执行 linux 命令，比如 cd、mkdir 等
WORKDIR   声明镜像的默认工作目录，当容器启动后自动跳到该目录
ADD       将宿主机的 jar 包加入到自定义镜像的目录中
CMD       需要执行的命令，在 WORKDIR 目录下执行这条命令，容器启动（在 WORKDIR 目录）时执行该命令

7.3 部署 SpringBoot 微服务

需求：定义 Dockerfile，发布 SpringBoot 项目。

第一步：编写 Dockerfile。

# hospital-dockerfile 镜像
# 定义基础镜像
FROM java:8
MAINTAINER huanglian <huang.lian@trs.com.cn>
# 创建目录
RUN mkdir /jars
# 指定工作目录
WORKDIR /jars
# 把宿主机的 jar 包放入容器目录（/jars）中
ADD hospital-0.0.1-SNAPSHOT.jar app.jar
# 容器启动后，启动服务
CMD java -jar app.jar

注

java:8 是较早的官方镜像，现已停止维护，实践中常用 openjdk:8、eclipse-temurin:8 等作为基础镜像，写法不变。

编写完成后将 Dockerfile 与 jar 包一起上传到服务器的 export/server 目录下。

第二步：构建镜像（注意命令末尾的空格和 .，表示当前构建上下文目录）。

docker build -f dockerfile.txt -t app:1.0 .

执行 docker images 即可在本地镜像列表中看到新构建的镜像。

第三步：启动容器。

docker run -it -p 8881:8888 app:1.0

8. 小结

• Docker 通过集装箱、标准化、隔离性三大思想，解决了环境不一致、部署繁琐、资源难隔离等问题；
• 核心概念：镜像（静态模板）、容器（运行实例）、仓库（存放镜像）；
• 常用命令围绕镜像（images/search/pull/rmi）与容器（run/ps/stop/start/rm/inspect）两大类展开；
• 数据卷解决容器删除后数据丢失的问题，本质是宿主机目录与容器目录的双向绑定；
• Dockerfile 用于自定义镜像，常用指令为 FROM、RUN、WORKDIR、ADD、CMD，配合 docker build 构建后 docker run 启动。