Docker————数据卷容器,容器互联,镜像创建

1、Docker的数据管理

管理Docker容器中的数据,主要有两种方式:数据卷(Data Volumes)和数据卷容器(DataVolumes Containers).

docker run [-i -t] [--name 容器名] 镜像名:标签 [容器启动命令]		#创建并启动容器-P													#使用随机的朱书记端口映射容器端口-P 宿主机端口:容器端口									#使用指定的宿主机端口映射容器端口-v 宿主机绝对路径:容器绝对路径[:ro]						#将宿主机的目录或文件挂载到容器的数据卷目录--volumes-from 数据卷容器名							#共享数据卷容器的数据卷目录,实现容器与容器之间的数据共享--link 目标容器名:连接别名								#创建容器互联,实现在容器内通过目标容器名或连接别名与目标容器通信

(1)数据卷

数据卷:经过宿主机,实现不同容器与宿主机的数据共享

数据卷是一个供容器使用的特殊目录,位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上,对数据卷的修改操作立刻可见,并且更新数据不会影响镜像,从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于Linux下对目录进行的mount操作。

将宿主机目录/var/www/html挂载到容器的/opt/www中。

注意宿主机本地目录的路径必须使用绝对路径。如果路径不存在,Docker会自动创建相应路径。

ls /var/www/html
docker run -id --name scj -v /var/www/html:/data centos:7 bash  #-v选项可以在容器内创建数据卷
docker exec -it scj bash   
echo 'tj' > /data/scj.txt宿主机查看
cd /var/www/html
cat scj.txt

宿主机追加内容验证

echo 'scj like tj' > tj.txt
cat tj.txt容器查看
cat /date/tj.txt

挂载宿主机目录间接实现数据共享

docker run -id --name a2 -v /var/www/html:/mnt centos:7 bash
docker exec -it a2 bash

由于容器a2创建运行时,指定的宿主机挂载目录与a1相同,因此也可以加载到其中的数据

因为处于共享状态,在任意容器或共享宿主机目录中创建修改内容互相都能实时更新

挂载文件

docker run -id --name a3 -v /var/www/html/zx.txt:/mnt/zx.txt centos:7 bash
docker exec -it a3 bash
cat mnt/zx.txt宿主机共享目录
echo 'scj is shuaige!!' > /var/www/html/zx.txt
容器共享目录下查看
cat mnt/zx.txt

只读操作(只允许容器中文件只读)

docker run -id --name yzl -v /var/www/html/tj.txt:/mnt/tj.txt:ro centos:7 bash  
#ro代表只允许只读操作

(2)数据卷容器

数据卷容器:不经过宿主机,实现容器间的数据共享

如果需要在容器之间共享数据,最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器,专门提供数据卷给其他容器挂载使用。

docker run -id --name a1 -v /data1 -v /data2 centos:7 bash   #创建一个容器作为数据卷容器
docker run -id --name a2 --volumes-from a1 centos:7 bash
docker run -id --name a3 --volumes-from a1 centos:7 bash
#使用 --volumes-from 来挂载 a1 容器中的数据卷到新的容器
docker exec -it a1 bash
echo 'scj' > data1/cwk.txt
echo 'tj' > data2/cwk.txt

a1创建数据 

docker exec -it a2 bash
ls data1
ls data2cat /data1/cwk.txt
cat /data2/cwk.txt验证

a2验证数据共享 

docker exec -it a3 bash
ls data1
ls data2cat /data1/zx1.txt
cat /data2/zx2.txt验证

2、容器互联(使用centos镜像)

默认情况下docker容器重新创建后,对应的容器IP地址可能会改变,这样如果两个容器之间通信就会变得非常麻烦,每次都要修改通信的IP地址。

容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说,就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道,接收容器可以看到源容器指定的信息。

#创建并运行接收容器取名a4,使用--link选项指定连接容器以实现容器互联
docker run -id --name a4 --link a3:cwk centos:7 bash   #--link 容器名:连接的别名docker exec -it a4 bash
ping a3
ping cwk

3、Docker镜像的创建

创建镜像有三种方法,分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于Dockerfile创建。

(1)基于已有镜像创建

1)基于现有的镜像创建
先用现有的镜像创建启动容器      docker run
再进入容器进行内容更新          docker exec
最后将容器提交成新的镜像        docker commit

1)首先启动一个镜像,基于镜像创建容器,更新容器内容
docker run -id --name a1 centos:7 bash   #创建一个容器
cd /etc/yum.repos.d
docker cp nginx.repo a1:/etc/yum.repos.d
docker cp CentOS-Base.repo a1:/etc/yum.repos.d    #将nginx包和阿里云镜像传给rqdocker exec -it a1 bash
cd /etc/yum.repos.d
yum install  -y nginx    #在线安装nginx
nginx
ps aux

2)然后将修改后的容器提交为新的镜像,需要使用该容器的 ID 号创建新镜像4
#常用选项:
-m 说明信息;
-a 作者信息;
-p 生成过程中停止容器的运行。docker commit -m "nginx on centos7" -a "cwk" 721064be2237  nginx:centos7
docker images

docker run -itd --name a2 -p 1314:80 nginx:centos7 bash
docker ps -a浏览器验证
http://192.168.10.21:1314   #即可判断镜像是否创建成功

(2)基于本地模板创建

先获取模板文件      

1)docker export 将本地容器导出成模板文件  

2)从网上下载现成的模板文件
再 docker import 将模板文件导入成镜像 

通过导入操作系统模板文件,生成镜像,模板可以从OPENVZ开源项目下载,下载地址为:

http://openvz.org/Download/template/precreated    #模板网站,下载模板
或
wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz
docker import 容器模板文件 -- 镜像名:标签    #将容器模板文件导入成镜像	
docker import debian-7.0-x86-minimal.tar.gz -- debian:7.0 
docker images                    #查看镜像列表
docker run -id debian:7.0 sh     #使用导入的镜像创建容器
docker ps -a                     #查看容器列表
docker exec -it 53280e3795d7 sh  #进入容器
cat /etc/*release

下载模板导入/opt目录中

导入模板成镜像

基于此模板创建镜像测试

(3)基于Dockerfile创建

联合文件系统(UnionFS)
UnionFS(联合文件系统):Union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。AUFS、OverlayFS及Devicemapper都是一种UnionFS。
Union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。
我们下载的时候,看到一层层的镜像文件,就是联合文件系统。

1) 镜像加载原理

Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成,这种层级的文件系统就是UnionFS。(联合文件系统,镜像的底层系统)

镜像由bootfs(不可少部分,加载内核)rootfs(提供镜像和容器所需的各种文件)组成

bootfs主要包含bootloader和kernel,bootloader主要是引导加载kernel,Linux刚启动时会加载bootfs文件系统。

在Docker镜像的最底层是bootfs,这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的,包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了,此时内存的使用权已由bootfs转交给内核,此时系统也会卸载bootfs。

rootfs,在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版,比如Ubuntu,Centos等等。

我们可以理解成一开始内核里什么都没有,操作一个命令下载debian,这时就会在内核上面加了一层基础镜像;再安装一个emacs,会在基础镜像上叠加一层image;接着再安装一个apache,又会在images上面再叠加一层image。最后它们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是,此时的每一层rootfs都是read-only的,我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器,也就是将Docker镜像进行实例化,系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。

2)为什么Docker里centos的大小才200M?

对于精简的OS,rootfs可以很小,只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了。因为底层直接用宿主机的kernel,自己只需要提供rootfs就可以。由此可见对于不同的linux发行版,bootfs基本是一致的,rootfs会有差别,因此不同的发行版可以公用bootfs。

4、Dockerfile概述

Docker镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本,用这个脚本来构建、定制镜像,那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。        

Dockerfile是一个文本文件,其内包含了一条条的指令(Instruction),每一条指令构建一层,因此每一条指令的内容,就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile,当我们需要定制自己额外的需求时,只需在Dockerfile上添加或者修改指令,重新生成 image 即可, 省去了敲命令的麻烦。

除了手动生成Docker镜像之外,可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件,其中每条指令对应 Linux 中的一条命令,Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。

Dockerfile结构大致分为四个部分:基础镜像信息维护者信息镜像操作指令容器启动时执行指令Dockerfile每行支持一条指令,每条指令可携带多个参数,支持使用以“#“号开头的注释。

(1)Docker 镜像结构的分层

镜像不是一个单一的文件,而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层,在运行容器里做的任何文件改动,都会写到这个读写层。如果删除了容器,也就删除了其最上面的读写层,文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。

(1)Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层;
(2)镜像层将被缓存和复用;
(3)当Dockerfile 的指令修改了,复制的文件变化了,或者构建镜像时指定的变量不同了,对应的镜像层缓存就会失效;
(4)某一层的镜像缓存失效,它之后的镜像层缓存都会失效;
(5)镜像层是不可变的,如果在某一层中添加一个文件,然后在下一层中删除它,则镜像中依然会包含该文件,只是这个文件在 Docker 容器中不可见了。

(2)Dockerfile操作常用的指令

(1)FROM 镜像
指定新镜像所基于的基础镜像,第一条指令必须为FROM 指令,每创建一个镜像就需要一条 FROM 指令

(2)MAINTAINER 名字
说明新镜像的维护人信息

(3)RUN 命令
在所基于的镜像上执行命令,并提交到新的镜像中

(4)ENTRYPOINT ["要运行的程序", "参数 1", "参数 2"]
设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。
可以通过使用命令docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

(5)CMD ["要运行的程序", "参数1", "参数2"] 
上面的是exec形式,shell形式:CMD 命令 参数1 参数2
启动容器时默认执行的命令或者脚本,Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令,只执行最后一条命令。
如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT,那么CMD就会被覆盖。
CMD 可以为 ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

(6)EXPOSE 端口号
指定新镜像加载到 Docker 时要开启的端口

(7)ENV 环境变量 变量值
设置一个环境变量的值,会被后面的 RUN 使用

(8)ADD 源文件/目录 目标文件/目录
将源文件复制到镜像中,源文件要与 Dockerfile 位于相同目录中,或者是一个 URL
有如下注意事项:
1、如果源路径是个文件,且目标路径是以 / 结尾, 则docker会把目标路径当作一个目录,会把源文件拷贝到该目录下。
如果目标路径不存在,则会自动创建目标路径。

2、如果源路径是个文件,且目标路径是不以 / 结尾,则docker会把目标路径当作一个文件。
如果目标路径不存在,会以目标路径为名创建一个文件,内容同源文件;
如果目标文件是个存在的文件,会用源文件覆盖它,当然只是内容覆盖,文件名还是目标文件名。
如果目标文件实际是个存在的目录,则会源文件拷贝到该目录下。 注意,这种情况下,最好显示的以 / 结尾,以避免混淆。

3、如果源路径是个目录,且目标路径不存在,则docker会自动以目标路径创建一个目录,把源路径目录下的文件拷贝进来。
如果目标路径是个已经存在的目录,则docker会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。

4、如果源文件是个归档文件(压缩文件),则docker会自动帮解压。    
URL下载和解压特性不能一起使用。任何压缩文件通过URL拷贝,都不会自动解压。

(9)COPY 源文件/目录 目标文件/目录
只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点,源文件/目录要与Dockerfile 在相同的目录中

(10)VOLUME ["目录"]
声明了容器中的目录作为匿名卷(/var/lib/docker/volumes/{容器ID}),但是并没有将匿名卷绑定到宿主机指定目录的功能,任何向挂载点中写入的信息都不会记录进容器存储层。
必须使用双引号,不能使用单引号

指定VOLUME只是为了避免用户忘记指定-v时导致的数据全部在容器中,这样的话容器一旦被删除所有的数据都丢失了。

(11)USER 用户名/UID
指定运行容器时的用户

(12)WORKDIR 路径
为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录

(13)ONBUILD 命令
指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令,该指令对利用该Dockerfile构建镜像(比如为A镜像)不会产生实质性影响。
但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像(比如为B镜像)时,这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了,在构建B镜像的过程中,首先会执行ONBUILD指令指定的指令,然后才会执行其它指令。

(14)ARG
设置编译镜像时加入的参数
使用 ENV 指令定义的环境变量始终会覆盖同名的 ARG 指令,无论前后顺序如何
ARG CONT_IMG_VER
ENV CONT_IMG_VER=v1.0.0
RUN echo $CONT_IMG_VER
docker build --build-arg CONT_IMG_VER=v2.0.1 .

在编写 Dockerfile 时,有严格的格式需要遵循:
●第一行必须使用 FROM 指令指明所基于的镜像名称;
●之后使用 MAINTAINER 指令说明维护该镜像的用户信息;
●然后是镜像操作相关指令,如 RUN 指令。每运行一条指令,都会给基础镜像添加新的一层。
●最后使用 CMD 指令指定启动容器时要运行的命令操作。

(3)Dockerfile案例

1)在线源安装nginx

建立工作目录

mkdir /opt/nginx
cd /opt/nginx/

制作Dockerfile文件,并编写构建镜像过程

cd /etc/yum.repos.d/
cp CentOS-Base.repo nginx.repo /opt/nginxvim /opt/nginx/Dockerfile 
——————————————————————————————————————————————————————————————
FROM centos:7
#指定基础镜像#设置镜像维护信息(可选)
MAINTAINER this is nginx image <cwk 2024-7-24>#复制宿主机阿里云和nginx包到容器
COPY CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/
COPY nginx.repo /etc/yum.repos.d/#编写构建镜像的过程
RUN yum install -y nginx#指定容器要开启的端口号
EXPOSE 80#指定容器前台启动nginx服务,CMD默认使用的命令
CMD ["/usr/sbin/nginx", "-g", "daemon off;"]
——————————————————————————————————————————————————————————————
docker build -t nginx:cwk .  #构建镜像docker run -id nginx:cwk   #启动容器docker run -id -p 1314:80 nginx:cwk   #映射端口

确保nginx文件夹里有运行dockerfile所需的包 

docker build创建镜像 

基于cwk镜像创建指定端口1314的nginx容器 

浏览器访问测试:http://192.168.10.21:1314

如何修改访问页面出现的内容?

cd /opt/nginx
mkdir html
docker cp 4a58026b0666:/usr/share/nginx/html ./
docker rm -f 4a58026b0666   #删除原先
docker run -id -p 1315:80 -v /opt/nginx/html/:/usr/share/nginx/html/ nginx:cwk
echo 'cwk yyds' > html/index.html
cat html/index.html浏览器访问
http://192.168.10.21:1315

2)源码编译安装nginx
cd /opt
mkdir nginx_bianyi
上传nginx-1.24.0.tar.gz 到nginx_bianyi/目录中
cd /etc/yum.repos.d/
cp CentOS-Base.repo /opt/nginx_bianyi/
cd /opt/nginx_bianyi/
vim Dockerfile
FROM centos:7
LABEL author="cwk" createtim="2024-07-24" usage="nginx image"
ADD nginx-1.24.0.tar.gz /opt/
ADD CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/
RUN yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make && \useradd -M -s /sbin/nologin nginx && \cd /opt/nginx-1.24.0/ && \./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module && \make && \make install
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx", "-g", "daemon off;"]docker build -t nginx:cwk .
docker run -id nginx:cwk
docker ps -a
cd /opt/nginx
cp -r html /opt/nginx_bianyi/
docker run -id --name a1 -p 1315:80 -v /opt/nginx_bianyi/html/:/usr/local/nginx/html/ nginx:cwkdocker ps -a

浏览器访问:http://192.168.10.21:1315

cd /opt/nginx_bianyi/html
echo 'cwk nb' > index.html 

5、总结

Dockerfile指令

FROM                 指定基础镜像(是Dockerfile的第一行指令)
MAINTAINER|LABEL     指定镜像维护人的信息和元数据(可选)
RUN                  指定linux命令,尽量将多条命令合并在一个RUN指令里,用 ; 或 && 或 <<EOF 串起来使用
EXPOSE               指定容器要开启的端口号
ENV                  指定容器的环境变量
ADD|COPY             复制本地文件或目录到镜像里
VOLUME               指定容器的匿名数据卷(作用类似于 docker run -v /var/lib/docker/volumes/容器ID/:容器数据卷目录/)
USER                 指定容器的运行用户
WORKDIR              指定镜像层后续的工作目录
ARG                  指定构建镜像时传入的参数变量(docker build --build-arg 变量=值)
CMD|ENTRYPOINT       指定容器启动时执行的命令和参数

ADD 和 COPY 的区别?
共同点:都可以将本地的文件或目录复制到镜像里
区别:ADD可以通过URL地址下载文件并复制到镜像里,还能将本地的压缩包文件解压后再复制到镜像里(URL下载和压缩包解压特性不能同时生效,即通过URL下载的压缩包只能以压缩包的形式复制到镜像里)。而COPY没有URL下载和压缩包解压的特性。

CMD 和 ENTRYPOINT 的区别?
共同点:都可以用来指定容器的启动命令
区别:ENTRYPOINT指定的容器启动命令优先级更高,如果ENTRYPOINT和CMD同时存在,那么CMD指定的内容将作为ENTRYPOINT指定的容器启动命令的参数使用

使用Dockerfile构建镜像的步骤:
1)编写Dockerfile文件,在第一行用 FROM 指令指定基础镜像
2)用 MAINTAINER 或 LABEL 指令指定镜像的元数据信息(可选)
3)用 RUN COPY ADD ENV EXPOSE 等指令编写操作镜像的过程
4)最后用 CMD 或 ENTRYPOINT 指令指定容器启动命令
5)完成Dockerfile文件的编写后,用 docker build -t 镜像名:标签 .  命令来构建镜像

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