Docker简介

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1. Docker简介
- 1.1 什么是Docker？
- 1.2 什么是容器？
- 1.3 容器的优势？
- 1.4 Docker的优势？
- 1.5 虚拟技术与容器技术Docker的区别？
- 1.6 为什么学习Docker?
2. 安装Docker
3. Docker架构
4. Docker命令
- 4. 1 Docker镜像
- - （1）查看所有的镜像
  - （2）搜索镜像
  - （3）下载镜像
  - （4）删除镜像
- 4.2 Docker容器
- - 4.2.1 创建并运行容器
  - - （1）运行交互式容器
    - （2）运行守护式容器
  - 4.2.2 查看容器信息
  - 4.2.3 退出容器
  - 4.2.4 删除容器
  - 4.2.5 启动和停止容器
  - 4.2.6 进入当前正在运行的容器
- 4.3 其它
- - （1）查看日志
  - （2）从容器内拷贝文件到主机上
5. Docker应用实验

1. Docker简介

1.1 什么是Docker？

Docker是一个容器引擎，提供了一套完整的容器解决方案。
Docker是2014年最火热的开源项目，由Docker公司 (www.docker.com)领导开发，基于Apache 2.0开源授权协议发行。
Docker是用Go语言开发的，其源码在https://github.com/docker/docker。
Docker的官方文档在https://docs.docker.com，该文档非常详细，是学习Docker的最佳途径。

1.2 什么是容器？

容器是一种历史悠久的虚拟化技术，如OpenVZ， Solaris上的Zones， Linux上的LXC等，都是容器的不同实现方式。
一个容器实质上就是运行在宿主机上的一个进程。只不过在启动这个进程之前，进行了一些特殊处理，让这个进程进入了一个全新的虚拟环境，与宿主机环境分开。所以这个进程以及它的子进程认为自己运行在一个独立的世界里面。

【宿主机】宿主机是指在虚拟化技术中扮演主要角色的计算机系统。通俗来说，它就像是一个大管家，负责管理和运行虚拟机（虚拟操作系统）的环境。

宿主机通常具备强大的硬件配置，比如处理器、内存和存储空间等。它运行着一个特殊的软件，被称为虚拟化软件或虚拟机监视器。这个软件的作用就是将宿主机的计算资源划分成多个独立的虚拟机，每个虚拟机都可以独立运行一个完整的操作系统和应用程序。

宿主机提供了一种令人惊叹的能力，即可以同时运行多个不同的操作系统和应用程序。例如，你可以在一台宿主机上运行一个 Windows 虚拟机和一个 Linux 虚拟机，它们彼此之间相互隔离，就像是在不同的物理机器上运行一样。
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1.3 容器的优势？

相比于传统的KVM、ZEN等虚拟化及半虚拟化技术来说：

创建容器速度快，速度在1秒左右，而传统虚拟机需要15秒以上
删除容器速度快，速度也在几秒左右
容器运行占用的额外开销非常小。在一个宿主机上，能运行的容器数量更多

正因为容器的这些轻、快的特点，所以容器技术又叫做轻量虚拟化技术，在很多场合下，容器技术比传统虚拟化技术更有优势。

1.4 Docker的优势？

Docker之前的各种容器技术，最大问题是使用起来不方便，只有少数技术高手才能熟练应用。而Docker最大的优势，就是让容器的管理变得极其方便，不需要掌握高深的技术就能使用。正是Docker的出现，才使得容器技正所谓“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”术开始大规模应用起来。

没有容器之前，我们本地部署正常的应用程序到了生产环境很容易出现问题，经常修复各种部署错误就要花费数天的时间。有了容器之后，就不存在这种问题了。容器通过操作系统虚拟化的方式，为应用程序提供了环境兼容性和平台无关性。

以 Docker 为首的容器工具提出了“一次构建，到处运行”的口号。Docker的集装箱思想，隔离机制，将容器隔离开来，项目与环境一起打包（镜像），把镜像放在Docker仓库（Docker Hub）中，要使用的时候直接下载镜像即可。

1.5 虚拟技术与容器技术Docker的区别？

虚拟技术：通过安装vmware软件虚拟出多台电脑（隔离出多台虚拟机），启动速度慢（几分钟），笨重（几个G）

传统的虚拟机要虚拟出一条硬件，运行一个完整的操作系统，在这个系统上安装和运行软件。

容器化技术：Docker同样是隔离机制，但只需要运行镜像即可，启动速度快几秒，轻巧（几M、KB）

容器之间相互隔离，每个容器内部都有自己的文件系统，互不影响，容器没有自己的内核，轻便。

1.6 为什么学习Docker?

Docker很可能改变传统的软件“交付”方式和“运行”方式，也可能在绝大多数场合取代传统虚拟机的地位。因此整个IT界都在积极探索如何运用Docker来进行技术变革。

可以跟上技术的发展趋势
可以系统学习Linux各种知识，包括进程、文件系统、网络、设备管理等各方面
可以把Docker源码当做学习Go语言的最佳参考
可以通过Docker来了解开源社区是如何运作的
可以尝试在工作中应用Docker来解决实际问题

2. 安装Docker

目前Docker已可以安装到绝大多数Linux发行版上，包括Ubuntu、Centos、Redhat等，也可以安装到苹果的Mac OS上。在各种操作系统上安装Docker的详细步骤：https://docs.docker.com/installation/ 。以下以Ubuntu上22.04为例，安装Docker稳定版。

通过uname -i，如果是x86 64则为64位系统；确认Linux内核版本>= 3.10，通过uname-r可以查看到内核版本信息
从Ubuntu官方仓库安装Docker稳定版，通过 apt-get 命令来安装软件：
更新仓库：sudo apt-get update

安装Docker：sudo apt-get install docker.io
启动和停止Docker Server
（sudo用于普通用户可以使用root权限来执行指定命令）
启动：sudo service docker start
停止：sudo service docker stop
重启：sudo service docker restart

3. Docker架构

Docker是一个经典的CS架构：

Docker Server：它是一个守护进程(Daemon)，即一直运行在后台，它其中内嵌了一个Web Server。
Docker Client：它是一个命令行工具，通过HTTP协议与Docker Server交互。巧妙的是，Docker Server与Docker client共用同一个可执行文件。通过 which docker这个命令就可以找到它安装后的路径

【CS架构】：CS架构是Client-Server架构的缩写，即客户端-服务器架构。它是一种常见的计算机系统架构，用于构建分布式系统和网络应用。

在CS架构中，系统被分为两个主要部分：客户端和服务器。客户端是用户与之交互的界面，它通常运行在用户的计算设备上，例如个人电脑、手机或平板电脑。服务器则负责处理客户端的请求，并提供相应的服务或资源。客户端和服务器通过网络进行通信。客户端发送请求给服务器，并等待服务器的响应。服务器接收到请求后，执行相应的操作，然后将结果返回给客户端。这种请求-响应的通信模型是CS架构的核心特点。CS架构的优点在于它具有良好的可扩展性和灵活性。通过将服务集中在服务器上，可以实现统一的管理和资源共享。客户端可以简单地通过网络访问服务器上的服务，而无需关心服务的具体实现和部署。

在Docker中，客户端可以是开发人员使用的Docker命令行工具或者Docker图形界面工具，用于管理和操作容器。而服务器则是Docker守护进程，负责接收和处理客户端的请求，并管理容器的创建、运行和销毁。

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4. Docker命令

查看所有命令的使用方法：https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/docker/

4. 1 Docker镜像

每个Docker容器运行在独立的虚拟环境中，虚拟环境包括多个方面，其中最重要的就是独立的文件系统，在这个文件系统中的读写操作，既不影响宿主机的文件系统也不影响其它容器的文件系统。

我们可以简单的把Docker镜像理解成一个目录。Docker Server在启动容器的时候，根据这个镜像目录复制出一个新的目录。当容器的进程启动时，会把这个进程的根目录（也就是文件系统的根目录）设置为这个新的目录。这样，新的目录就成为容器的根文件系统 (rootfs)。

（1）查看所有的镜像

命令：docker images

IMAGE ID：镜像的唯一的ID
TAG：镜像的版本标签，每个镜像上可以打上一个或多个TAG标签
Repository：镜像的仓库源，每个镜像存储在一个仓库中，找到镜像可以下载和运行
Repository:TAG：唯一标识了一个镜像
CREATED：镜像的创建时间
SIZE：镜像的大小

（2）搜索镜像

命令：docker search 镜像名称

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（3）下载镜像

命令：docker pull 镜像名称[:tag] （没有带上tag，则默认下载最新版本的镜像）

lin@lin-virtual-machine:~/桌面$ docker pull mysql
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/mysql
b193354265ba: Pull complete    # 分层下载
14a15c0bb358: Pull complete 
02da291ad1e4: Pull complete 
9a89a1d664ee: Pull complete 
a24ae6513051: Pull complete 
b85424247193: Pull complete 
9a240a3b3d51: Pull complete 
8bf57120f71f: Pull complete 
c64090e82a0b: Pull complete 
af7c7515d542: Pull complete 
Digest: sha256:c0455ac041844b5e65cd08571387fa5b50ab2a6179557fd938298cab13acf0dd   # 签名：防伪标记
Status: Downloaded newer image for mysql:latest
docker.io/library/mysql:latest   # 镜像的真实地址
# docker pull mysql = docker pull docker.ip/library/mysql:latest

lin@lin-virtual-machine:~/桌面$ docker pull mysql:5.7    # 下载指定的版本号，版本号可以在Docker Hub中查看
5.7: Pulling from library/mysql
70e9ff4420fb: Pull complete 
7ca4383b183f: Pull complete 
3e282e7651b1: Pull complete 
1ffa0e0ca707: Pull complete 
6eb790cf6382: Pull complete 
b4b277ff2929: Pull complete 
692fe4469429: Pull complete 
c0d447d97bbd: Pull complete 
99ee594517ba: Pull complete 
a9ae52de4d77: Pull complete 
66cc05a182b5: Pull complete 
Digest: sha256:2c23f254c6b9444ecda9ba36051a9800e8934a2f5828ecc8730531db8142af83
Status: Downloaded newer image for mysql:5.7
docker.io/library/mysql:5.7

（4）删除镜像

官网原话：You can remove an image using its short or long ID, its tag, or its digest.

命令：
docker rmi 镜像名 通过镜像名删除某个镜像
docker rmi -f 镜像ID 通过镜像ID删除某个镜像
docker rmi -f 镜像1ID 镜像2ID 镜像3ID 批量删除多个镜像
docker rmi -f $(docker images -aq) 显示所有的镜像ID，将ID作为参数传入，递归删除所有镜像

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4.2 Docker容器

-i-t 这两个选项经常一起使用，可以缩写为-it，用于创建交互式容器
-d，让容器运行在后台，用于创建守护式容器
--name 为容器指定一个名称
容器运行成功后，会返回一个64字符的容器ID，作为容器的唯一标识。类似于镜像ID，容器ID也可以采用简写形式。

4.2.1 创建并运行容器

有镜像才可以创建容器

命令：docker run [可选参数] image，通过 docker help run命令可以看到可选参数

-d 后台方式运行容器
-it 使用交互的方式运行，可以进入容器查看内容
-p 随机指定容器的端口
-P 指定容器的端口
--name="容器名字" 用来区分运行的是哪个容器

docker run的运行流程：docker run某个镜像之后，先会在本地找这个镜像，如果有的话直接运行即可，如果没有的话，会到Docker Hub仓库中下载。判断Docker Hub是否能够找得到这个镜像，如果找不到则报错，找得到则下载这个镜像到本地，然后运行镜像。

如果从Docker官方Registry拉取镜像速度很慢，可以尝试 daocloud 提供的加速器服务，详细使用方法见：https://dashboard.daocloud.io/mirror
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（1）运行交互式容器

【例如】通过如下命令来运行一个交互式容器：docker run -it centos:6 /bin/bash

-it：指定要创建交互式容器
centos:6：指定了使用CentOS 6镜像作为容器的基础
/bin/bash：在容器内部启动一个bash shell进程

通过如上命令，我们启动了新的shell，并运行在容器环境中。由于是一个交互式容器，所以我们会离开当前的shell，被这个新的shell带入到容器的虚拟世界中，此后我们在这个shell里面执行的任何命令，都是相对于这个虚拟世界的。当我们在新的shell里面执行 exit ，就结束了这个 bash 进程，从而也结束了这个容器，我们从虚拟世界又返回到宿主机的现实世界。

【解释】

当我们在计算机上打开终端或命令行界面时，我们可以输入各种指令来告诉计算机做什么。这些指令需要被一个程序来解释和执行。而这个程序就是命令解释器。

在Linux系统中，Bash（Bourne Again SHell）是最常用的命令解释器之一。它是一种强大而灵活的工具，提供了一个交互式的命令行界面，类似于我们在终端中看到的命令提示符，让用户能够与计算机进行交互。

当我们在Docker容器中运行命令时，我们可以指定要在容器内启动的进程或应用程序。而/bin/bash就是一个路径，表示在容器内部启动一个bash shell进程。而bash shell提供了一个命令行界面，允许我们在容器内执行各种命令，并与容器进行交互。通过使用bash shell，我们可以在容器内部运行程序、配置环境、管理文件等。

所以，当我们在Docker中使用docker run -it centos:6 /bin/bash命令时，我们实际上是在基于CentOS 6的Docker容器中启动了一个交互式的bash shell进程，以便我们可以在容器内部执行命令并进行各种操作。

如下图所示：通过命令与容器进行交互，其中89afd7cf4104是容器ID；通过exit命令从容器中退回主机。

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（2）运行守护式容器

交互式容器适合一些临时性的任务，当退出bash的时候，交互式容器的生命也就结束了。大多数场合下，我们需要的是守护式容器。需要注意的是，后台启动容器需要一个前台进程，否则docker发现没有应用，会自动停止容器，docker ps后无法看到容器正在运行。

【例如】通过如下方式运行守护式容器：docker run -d redis

-d：创建守护式容器
redis：镜像名称，这里只有仓库名称，没有指定TAG，那么就使用默认TAG是最新版latest
没有指定命令：那么会使用镜像所提供的默认命令。redis镜像的默认命令是/entrypoint.sh redis-server

守护式容器运行在后台，这样我们就可以继续留在当前shell中进行其它操作，如查看日志等，而不会受到容器运行的影响。相反，交互式容器运行则是在前台运行，意味着容器启动后会占用当前的终端或命令行界面，并一直处于运行状态，直到我们退出容器或关闭终端。
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4.2.2 查看容器信息

docker ps：查看容器的基本信息
docker ps -a：列出所有正在运行的容器+历史运行过的容器
docker ps -n=?：列出最近创建的n个容器
docker ps -q：只显示正在运行的容器ID

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docker inspect [容器ID]：查看容器的详细信息（查看元数据）
返回的信息是JSON格式的，有时候我们需要获取这些信息来进行二次开发，例如容器的IP地址。

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docker inspect -f 可以指定查看某种信息，例如查看容器的IP地址：
docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}} ' [容器ID]
docker top 容器ID查看容器进程信息

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4.2.3 退出容器

exit：停止容器并退出
ctrl + p + q ：容器不停止，但退出

4.2.4 删除容器

指定容器删除：docker rm [容器ID] （但不可以删除正在运行的容器，如果要强制删除，docker rm -f 容器ID）
删除所有容器：
docker rm -f $(docker ps -aq) （将所有的容器ID作为参数传入，递归删除）
docker ps -a -q | xargs docker rm（docker ps -a -q显示所有的容器ID，管道会将第一个命令的输出传递给下一个命令作为输入，所以所有的容器ID会作为下一个命令的输入条件。使用xargs命令将前一个命令的输出作为参数传递给docker rm命令）

4.2.5 启动和停止容器

启动容器：docker start 容器ID
重启容器：docker restart 容器ID
停止当前正在运行的容器：docker stop 容器ID
强制停止当前正在运行的容器：docker kill 容器ID

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4.2.6 进入当前正在运行的容器

docker exec -it 容器ID bin/bash 以交互模式进入容器，exec是处理，-it表示交互
docker attach 容器ID

两者的区别：

docker exec是进入一个容器后开启一个新的终端，可以在容器里面操作
docker attach是进入容器正在执行的终端，不会启动新的进程

4.3 其它

（1）查看日志

先编写一段shell脚本，在后台运行容器
查看容器是否有在运行
查看所有日志：docker logs [options] 容器ID

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（2）从容器内拷贝文件到主机上

命令：docker cp 容器ID:容器内的路径目标主机的路径

# 查看当前主机目录下的文件 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ /]# cd /home 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# ls 
ecs-assist-user # 查看正在运行的容器 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# docker ps 
CONTAINER ID   IMAGE    COMMAND               CREATED       STATUS       PORTS    NAMES 
71b9201fa758   centos  "/bin/sh -c 'while t…" 3 hours ago   Up 3 hours            nostalgic_ride 
c426cb0f4bc5   centos  "bin/bash"             8 hours ago   Up 8 hours            inspiring_elbakyan # 进入docker容器内部 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# docker attach c426cb0f4bc5 
[root@c426cb0f4bc5 /]# cd /home  # 在容器中的目录下创建文件 
[root@c426cb0f4bc5 home]# touch test.java 
[root@c426cb0f4bc5 home]# ls 
test.java 
[root@c426cb0f4bc5 home]# exit 
exit# 将容器中目录下的文件拷贝到主机里的目录下 
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# docker cp c426cb0f4bc5:/home/test.java /home
[root@iZwz9dbn6uh906or4aq72kZ home]# ls 
ecs-assist-user test.java # 拷贝是手动的，可以使用-v卷技术自动实现

5. Docker应用实验

实验描述：

先创建一个守护式容器A运行Redis Server
再创建一个交互式容器B，在里面安装Redis客户端
最后使用Redis客户端去访问Redis Server

本实验模拟了需要两个机器，分别运行客户端和服务端程序的场景

docker run -d ....
docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}} ' [A的容器ID]
docker run -it .... /bin/bash
apt-get install redis-server
redis-cli
redis-cli -h 容器A的IP地址
做redis的基本操作