云原生 | Docker:基础篇

目录

前言

1.1 Docker 入门

1.2 Docker 架构

1.3 Docker 仓库

1.4 Docker 安装

1.5 Docker 镜像加速器

1.6 Docker 镜像

1.7 Docker 容器

1.8 Docker 查看日志

1.9 案例

1.10 Docker 数据卷

二、常用软件安装

2.1 基本安装

2.1.2 mysql

片尾：

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前言

随着云原生技术的发展，这块内容在开发和运维中也变得十分重要，而云原生的容器化技术代表就是 Docker，本文是将 Docker 的基础知识进行回顾，也作为打开云原生的起点篇。

1.1 Docker 入门

1.1 背景

在如今的企业级项目开发中，具备的特点是：高可用、高并发、高性能、安全、监控等特点。

• 高可用、高并发--->解决方案：服务器配置--->集群。

  例如 12306 网站，在春节高峰期和平常的流量是不一样的；例如双十一秒杀，也是不一样的。

  这种现象就是服务的忙闲不均，资源浪费，如何动态的解决这些问题？

  如何部署多台服务器的应用，需要花费很大的人力和物力，如何高效部署？

  服务容器性（可用性）， 如果一个应用出现问题，可能导致该节点的所有应用都崩溃。例如cpu爆满。

  正式部署的时候，保证开发环境和生产环境必须保持一致，漏配了怎么办？

• 针对以前部署的现状，新的解决方案有 Docker 容器化部署

1.2 Docker 概述

Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。

顾名思义，docker是一个容器引擎，容器且不说，什么是引擎？

​​​​​​​

例如：汽车的引擎是发动机，有了发动机才能跑起来，docker 也是一种引擎，基于这个引擎，开发者能让他们开发的应用处于一个有隔离性的、可移植性的容器中，以便于在各种机器中部署而无需考虑兼容性问题。

因此，Docker 的logo 是一条鲸鱼承载着各种小集装箱，它的角色正是这条鲸鱼起着引擎的作用，而集装箱则对应各个容器。

那什么是容器呢？

专业的说法就是，容器是一种轻量级、可移植、自包含的软件打包技术，使应用程序可以在几乎任何地方以相同的方式运行。容器之间是共享同一套操作系统资源的，由于容器是共享主操作系统的内核，因此就无法在服务器上运行与主服务器不同的操作系统，也就是说不能再Linux的服务器上运行Windows。

1.3 为什么要docker

Docker 能够对 Web 应用的自动化打包和发布

自动化测试和持续集成、发布。

在服务型环境中部署和调整数据库或其他的后台应用。

从头编译或者扩展现有的 平台来搭建自己的 Pass 环境。

 IaaS : (基础设施即服务)。例如我们买台服务器，自己部署代码、自己安装开源软件。
 Paas ：（平台即服务）。paas 提供服务器和安装包，只需自己开发应用程序。
 Saas： （软件即服务）。saas 提供服务器和代码，我们只需要花钱即可。

1.3.1 简化程序

Docker 让开发者可用打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux 机器上，便可用实现虚拟化。Docker 改变了虚拟化的方式，使开发者可以直接将自己的成果放入 Docker 中进行管理。方便快捷已经是 Docker 的最大优势，过去需要数天乃至数周的任务，在Docker 容器中，只需要数秒能完成。

1.3.2 节省开支

Docker 与云的结合，让云空间得到了充分的利用，不仅解决了硬件管理问题，也改变了虚拟化的方式。它会把公共的部署提取出来节省空间。

1.3.3 持续交付和部署

使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过 Dockerfile 来进行镜像构建，并结合持续集成系统进行集成测试，而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合持续部署系统进行自动部署。而且使用 Dockerfile 使镜像构建透明化，帮助更好的生产环境中部署该镜像。

1.3.4 轻松迁移

Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用迁移更加容易，不用担心环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

1.4 Docker 和虚拟机区别

作为一种轻量级的虚拟化方式， Docker在运行应用上跟传统的虚拟机方式相比具有显著优势：

• Docker容器很快， 启动和停止可以在秒级实现， 这相比传统的虚拟机方式要快得多 。
• Docker容器对系统资源需求很少， 一台主机上可以同时运行数千个 Docker容器。
• Docker通过类似Git的操作来方便用户获取、分发和更新应用镜像， 指令简明， 学习成本较低。
• Docker通过Dockerfile 配置文件来支持灵活的自动化创建和部署 机制 ， 提高工作效率。Docker容器除了运行其中的应用之外， 基本不消耗额外的系统资掘， 保证应用性能的同时， 尽量减小系统开销。 传统虚拟机方式运行 N个不同的应用就要启动N个虚拟机（每个虚拟机需要单独分配独占的 内存、磁盘等资源）， 而Docker只需要启动N个隔离的容器， 并将应用放到容器内即可。当然， 在隔离性方面， 传统的虚拟机方式多了一层额外的隔离。但这并不意味着Docker就不安全。 Docker利用Linux系统上的多种防护机制实现了严格可靠的隔离。 从1.3版本开始， Docker引人了安全选项和 镜像签名机制， 极大地提高了使用Docker的安全性 。

1.2 Docker 架构

1.2.1 简介

Docker 使用客户端-服务器架构，使用远程 API 来管理和创建 Docker 容器。

Docker 容器通过 Docker 镜像来创建。

容器和镜像的关系类似于面向对象编程中的对象和雷。

1.2.2 Docker 基本概念

前面说的Docker 它有三个基本概念需要理解：

• 镜像（Image）
• 容器（Container）
• 仓库（Repository）

Docker 的仓库类似 maven，里面存放很多镜像，类似 jar包，

• maven的中心仓库地址为mvnrepository.com/。
• docker 的中心仓库地址为hub.docker.com/

一个镜像可以构造出很多容器，就像 java 中一个类可以创建出很多对象。例如根据 mysql 镜像，我构造出10个 mysql 的容器，这些容器都相互隔离，十分方便

1.2.3 Docker 引擎

从上图中可以看出，Docker Engine中包含了三个核心组件(docker CLI、REST API和docker daemon)，这三个组件的具体说明如下。

● docker CLI(command line interface)：表示Docker命令行接口，开发者可以在命令行中使用Docker相关指令与Docker守护进程进行交互，从而管理诸如image(镜像)、container(容器)、network(网络)和data volumes(数据卷)等实体。

● REST API：表示应用程序API接口，开发者通过该API接口可以与Docker的守护进程进行交互，从而指示后台进行相关操作。

● docker daemon：表示Docker的服务端组件，他是Docker架构中运行在后台的一个守护进程，可以接收并处理来自命令行接口及API接口的指令，然后进行相应的后台操作。

1.3 Docker 仓库

在前面了解到，Docker 的仓库用于存放镜像，Docker Hub 提供了庞大的镜像集群供使用。

Docker 官方维护了一个公共仓库 Docker Hub，其中已经包括了数量超过 2,650,000 的镜像。大部分需求都可以通过在 Docker Hub 中直接下载镜像来实现。

仓库分为公有仓库和私有仓库，类似github 代码管理仓库。

• 公有仓库：默认的，提供了大量的官方镜像，国内访问可以使用加速器，例如阿里云加速器。
• 私有仓库：用户本地搭建私有仓库，供私有使用。

1.4 Docker 安装

要安装 Docker 引擎，您需要 CentOS 7 或 8 的维护版本。不支持或测试存档版本，centos7 的内核版本在3.10 以上。

Docker 的参考见 docs.docker.com/engine/inst…

1、校验版本

从 2017 年 3 月开始， docker 在原来的基础上分为两个分支版本 ：Docker CE 和 Docker EE。

Docker CE 即社区免费版，Docker EE 即企业版，强调安全，但需要付费使用。

本文安装的是 Docker CE。

 [root@VM-16-6-centos ~]# uname -r
 3.10.0-1160.11.1.el7.x86_64

2、移除旧的版本

  sudo yum remove docker \
                   docker-client \
                   docker-client-latest \
                   docker-common \
                   docker-latest \
                   docker-latest-logrotate \
                   docker-logrotate \
                   docker-engine

3、安装一些必要的系统工具

安装所需的软件包。yum-utils 提供了 yum-config-manager 应用，并 device-mapper-persistent-data 和 lvm2 由需要 devicemapper 存储驱动程序。

 sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

4、添加软件源信息

源1：（官方推荐）

 sudo yum-config-manager \
     --add-repo \
     https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

源2：（阿里云源）国内使用这个

 sudo yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

5、更新 yum 缓存

 sudo yum makecache fast

6、安装 Docker-CE

 sudo yum -y install docker-ce

7、启动 Docker 后台服务

 sudo systemctl start docker

8、重启 Docker 服务

 sudo systemctl restart docker

9、查看 Docker 版本

 [root@VM-16-6-centos ~]# docker version
 Client: Docker Engine - Community
  Version:           20.10.11
  API version:       1.41
  Go version:        go1.16.9
  Git commit:        dea9396
  Built:             Thu Nov 18 00:38:53 2021
  OS/Arch:           linux/amd64
  Context:           default
  Experimental:      true
 ​
 Server: Docker Engine - Community
  Engine:
   Version:          20.10.11
   API version:      1.41 (minimum version 1.12)
   Go version:       go1.16.9
   Git commit:       847da18
   Built:            Thu Nov 18 00:37:17 2021
   OS/Arch:          linux/amd64
   Experimental:     false
  containerd:
   Version:          1.4.12
   GitCommit:        7b11cfaabd73bb80907dd23182b9347b4245eb5d
  runc:
   Version:          1.0.2
   GitCommit:        v1.0.2-0-g52b36a2
  docker-init:
   Version:          0.19.0
   GitCommit:        de40ad0

10、删除 docker

 sudo yum remove docker-ce
 sudo rm -rf /var/lib/docker

1.5 Docker 镜像加速器

鉴于国内网络问题，拉取 Docker 镜像会比较慢，我们需要配置 加速器来解决。

Docker 官方和国内服务商提供了国内加速器服务，例如：

• Docker 官方提供的中国 registry mirror
• 阿里云加速器
• 腾讯云加速器

因为我这台服务器是腾讯云的，我就使用腾讯云来配置了。

阿里云的加速器请查看：developer.aliyun.com/article/299…

1、创建文件

 vim /etc/docker/daemon.json

2、添加配置

 {
   "registry-mirrors": ["https://mirror.ccs.tencentyun.com"]
 }

3、重启

 systemctl daemon-reload
 systemctl restart docker

4、docker 加速器查看

docker info 查看到镜像地址即配置成功。

1.6 Docker 镜像

镜像是 Docker 的三大组件之一。

Docker 运行容器前需要本地存在对应的镜像，如果本地不存在，Docker 会从镜像仓库下载。

1.6.1 Docker 获取镜像

之前提到过，Docker Hub 有大量的高质量的镜像可以用，这里我们就说以下怎么获取这些镜像

查找镜像

通过 docker search 命令来搜索镜像。后面会列出是否官方、starts 数等参考。

获取镜像

从 Docker 镜像仓库获取镜像的命令是 Docker pull ，其命令格式为：

 docker pull [选项] [Dockers Registey 地址[:端口号]/ ] 仓库名 [:标签]

具体可以通过 docker pull --help 命令查看，不用死记。

例如下载 tomcat

 docker pull tomcat:版本号    //版本号不写就代表最新版本

列出镜像

要想列出已经下载下来的镜像，可以使用 docker image ls 命令。

 docker images // docker image ls

列表中包含了 仓库名、标签、镜像ID、创建时间及占用的空间。

镜像ID 是镜像的唯一标识，对应人的身份证。它可以由多个 TAG标签表示不同版本。docker 同一镜像中 docker 的公共部分会提取出来节省空间。

1.6.2 Docker 删除本地镜像

删除镜像，必须确认此镜像目前没有被任何容器使用

 docker image rm 镜像id

1.6.3 Docker 其他辅助命令

查看本地镜像的 IMAGE ID

 docker images -q

查看一个镜像的制作历程

 docker history 镜像名称

1.6.4 Docker 保存镜像

备份本地仓库的镜像

1、用 save 命令将本地仓库的镜像保存当前目录下

 docker save -o tomcat.lei.tar 镜像名称

2、将本地目录下的镜像备份文件导入到本地的Docker 仓库

 [root@VM-16-6-centos docker]# docker save -o tomcat.lei.tar tomcat
 [root@VM-16-6-centos docker]# ls
 daemon.json  key.json  tomcat.lei.tar

3、将本地目录下的镜像备份文件导入到本地 Docker 仓库

 docker load -i tomcat.lei.tar

1.7 Docker 容器

容器是 Docker 核心概念。

简单说，容器是独立运行的一个或一组应用，以及它们的运行环境。

对应的，虚拟机可以理解为模拟运行的一整套操作系统（提供了运行态环境和其他系统环境）和运行在上面的应用。

1、查看容器状态

 docker ps       //查看运行的容器
 docker ps -a    //查看所有容器
 docker container ls
 docker container ls-a

2、Docker 启动容器

启动容器有两种方式：一种是基于镜像新建一个容器并启动，一种是将在终止状态（stopped）的容器重新启动。

docker run 参数 镜像名称：tag 执行的命令

常用参数：

 - i  保持和 docker 容器内的交互，启动容器时，运行的命令结束后，容器依然存活，没有退出
 - t  为容器的标准输入虚拟一个 tty
 - d  后台运行容器
 --rm 容器启动后，执行完成命令或程序后就销毁
 --name 给容器起一个自定义名称
 - p  宿主机：内部端口

docker run --rm -d --name tomcat1 -p 8080：8080 tomcat

练习tomcat

 [root@VM-16-6-centos docker]# docker run -d --name tomcat-8080 -p 8080:8080 tomcat
 bd1b5fa092eb084984aa4ac55367e20a3d58937f888b5e757087af3191de1c9f
 [root@VM-16-6-centos docker]# docker ps 
 CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND             CREATED         STATUS         PORTS                                       NAMES
 bd1b5fa092eb   tomcat    "catalina.sh run"   6 seconds ago   Up 5 seconds   0.0.0.0:8080->8080/tcp, :::8080->8080/tcp   tomcat-8080

3、停止容器

docker stop 镜像id\名称

 docker stop $(docker ps -a -q) 关闭所有的容器

4、启动停止的容器

docker start 镜像id\名称

5、删除容器

docker rm 镜像id\名称。删除容器得停止掉正在运行的容器。

6、进入容器

某些时候需要进入容器进行操作，使用 docker exec 命令

-i -t 参数

docker exec 后边可以跟多个参数，这里主要说明 -i -t 参数。

只用 -i 参数时，由于没有分配伪终端，界面没有我们熟悉的 Linux 命令提示符，但命令执行结果仍然可以返回。

当 -i -t 参数一起使用时，则可以看到外面熟悉的 Linux 命令提示符。

 docker exec -it 容器ID（Names） bash

示例：

进入容器后，对默认的 tomcat 进行页面修改，然后再访问查看效果。

注意默认容器内 linux 包是最小安装。只拥有最基本的命令。

exit ： 不会导致容器的停止。

 root@bd1b5fa092eb:/usr/local/tomcat/ROOT# echo 'xiao-lei'>>index.html
 root@bd1b5fa092eb:/usr/local/tomcat/ROOT# ls
 index.html

7、在宿主机和容器之间交换文件

在宿主机和容器之间相互 COPY 文件 的用法如下：

 docker ps CONTAINER:PATH LOCALPATH     // 从容器中复制到宿主机
 docker cp LOCALPATH|- CONTAINER：PATH  // 宿主机复制到容器中

宿主机复制一个文件到容器中：将 a.txt 复制到了容器指定目录下

docker cp a.txt tomcat-8080:/usr/local/tomcat/webapps/ROOT

将容器内的 b.txt 复制出来

docker cp tomcat-8080:/usr/local/tomcat/webapps/ROOT/b.txt /root

1.8 Docker 查看日志

Docker 查看日志

 docker logs 容器名称/ID
 docker logs -f -t --since="2021-11-30" --tail=10 tomcat-8080

--since :此参数指定了输出日志开始日期，即只输出指定日期之后的日志

-f ：查看实时日志

-t ：查看日志产生的日期

-tail = 10 ：查看最后的10条日志

tomcat-8080： 容器名称

1.9 案例

现在学完了这些 Docker 的基本命令，我们用 docker 的方式部署一个项目到 tomcat 服务器上吧。

复制文件到webapp 下，即可打开访问。

1.10 Docker 数据卷

问题：通过镜像创建一个容器。容器一旦被销毁，则容器内的数据将一并被删除。但有些情况下，通过服务器上传的图片会出现丢失，容器内的数据不是持久化状态的。那有没有一种独立容器，又能提供持久化给多个容器共同使用的东西呢？这就是数据卷。

1.10.1 什么是数据卷

数据卷：是一个可供一个或多个容器使用的特殊目录

特性：

• 数据卷可以在容器之间共享和重用
• 对数据卷的修改会立马生效
• 对数据卷的更新，不会影响镜像
• 数据卷默认会一直存在，即时容器被删除

为了解决这些问题，docker 引入了数据卷（Volume）机制，数据卷是存在一个或多个容器中的特定文件或文件夹，这个文件或文件夹以独立于 docker 文件系统的形式存在于宿主机中。

数据卷的最大特点是：其生产周期独立于容器的生存周期。

使用数据卷的场景：

• 在多个容器之间共享数据，多个容器之间共享数据，多个容器可以同时以只读或者读写的方式挂载同一个数据卷，从而共享数据卷的数据。
• 当宿主机不能保证一定存在某个目录或一些固定路径的文件时，使用数据卷可以规避这种限制带来的问题。
• 当你想把容器中的数据存储在宿主机之外的地方时，比如远程主机上或云存储上。
• 当你需要把容器数据在不同宿主机之间备份、恢复、迁移时，数据卷是最好的选择。

1.10.2 数据卷应用

1、创建数据卷

docker volume create 数据卷名称 创建数据卷之后，默认会存放到目录： /var/lib/docker/volume/数据卷名称/_data目录下

2、查看数据卷

docker volume inspect 数据卷名称

3、查看全部数据卷信息

docker volume ls

4、删除数据卷

docker volume rm 数据卷名称

5、应用删除卷

docker run -v 数据卷名称(宿主机路径)：容器内路径 镜像ID （当你映射数据卷时，如果数据卷不存在，Docker 会帮你自动创建）

docker run -v 路径：容器内部的路径 镜像ID （直接指定一个路径作为数据卷的存储位置，推荐使用）

采用 docker run - v 来直接创建数据卷:

 创建数据卷：docker volume create tomcat-volume
 查看所有的数据卷：docker volume ls
 启动：docker run -v /www/package/hydrogen/:/usr/local/tomcat/webapps/hydrogen2 tomcat

二、常用软件安装

2.1 基本安装

2.1.1 nginx

拉取 Nginx 镜像

 docker pull nginx:1.20

查看本地镜像列表（即可看到nginx）

 docker images

运行容器

 docker run --name nginx-test -p 800:80 -d nginx  # 将本地的800 端口映射到容器内部的80 端口

进入容器：

• /etc/nginx 目录是配置文件目录
• /usr/share/nginx 目录安装的是静态 html 文件
• /usr/sbin/nginx 是启动脚本

容器内的是纯净版，最小化安装，所以我们需要将容器内的配置文件与宿主机做个映射，将其映射到本地的目录中。

挂载映射卷

• 1、宿主机创建目录

   mkdir -p /usr/local/nginx

• 2、依次在该目录下创建三个文件目录

   mkdir -p /usr/local/nginx/html
   mkdir -p /usr/local/nginx/logs
   mkdir -p /usr/local/nginx/conf
  复制代码

• 3、拷贝配置文件

   docker cp 容器 id:/etc/nginx/nginx.conf  /usr/local/nginx/conf
   docker cp 容器id:/etc/nginx/conf.d/ /usr/local/nginx/conf

• 4、修改配置文件

   将 usr/local/nginx/conf/nginx.conf 内容中的 include 默认路径改为当前路径

• 5、删除 nginx 容器

   docker rm -f nginx

• 6、创建容器并挂载配置文件，映射端口

   docker run -d -p 800:80 --name nginx-800 -v /www/server/nginx/html:/usr/share/nginx/html -v /www/server/nginx/conf/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf -v /www/server/nginx/conf/conf.d/default.conf:/etc/nginx/conf/conf.d/default.conf -v
   /www/server/nginx/logs:/var/log/nginx nginx

集群搭建

在刚才的配置中，我已经完成了单机节点的配置，现在开始进行nginx 的集群配置。通过 nginx 的负载均衡来择优选择哪一台服务器去执行（保证高可用）。

• 1、进入 宿主机的conf 路径，修改配置文件 nginx.conf

   配置服务器组，在 http{} 节点之间添加 upstream 配置（使用localhost 会很慢）
   upstream nginxCluster{
      server 127.0.0.1:8080;  # 服务器 8080
      server 127.0.0.1:8081;  # 服务器 8081
   }

• 2、修改 conf./的default.conf 文件在 location {} 中，利用 proxy_pass 配置反向代理地址：

  此处 http:// 不能少，后面的地址要和第一步 upstream 定义的名称保持一致,

  proxy_pass 代理地址，转发到目标服务器

   location /{
       proxy_pass http://nginxCluster;
   }

• 2.1.2 mysql

1. docker pull mysql

2. docker run -d --name mysql -p 3306:3306 mysql

片尾：

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