终于有人把 Docker 讲清楚了，别再说不会 Docker 了！

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富 Web 时代，应用变得越来越强大，与此同时也越来越复杂。集群部署、隔离环境、灰度发布以及动态扩容缺一不可，而容器化则成为中间的必要桥梁。 本文我们就来探索一下 Docker 的神秘世界，从零到一掌握 Docker 的基本原理与实践操作。别再守着前端那一亩三分地，是时候该开疆扩土了。 讲个故事 为了更好的理解 Docker 是什么，我们先来讲个故事： 我需要盖一个房子，于是我搬石头、砍木头、画图纸、盖房子。一顿操作，终于把这个房子盖好了。 结果，住了一段时间，心血来潮想搬到海边去。这时候按以往的办法，我只能去海边，再次搬石头、砍木头、画图纸、盖房子。 烦恼之际，跑来一个魔法师教会我一种魔法。这种魔法可以把我盖好的房子复制一份，做成「镜像」，放在我的背包里。 等我到了海边，就用这个「镜像」，复制一套房子，拎包入住。 是不是很神奇？对应到我们的项目中来，房子就是项目本身，镜像就是项目的复制，背包就是镜像仓库。 如果要动态扩容，从仓库中取出项目镜像，随便复制就可以了。Build once，Run anywhere! 不用再关注版本、兼容、部署等问题，彻底解决了「上线即崩，无休止构建」的尴尬。 虚拟机与容器 开始之前，我们来做一些基础知识的储备： ①虚拟机：虚拟化硬件 虚拟机 Virtual Machine 指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。在实体计算机中能够完成的工作在虚拟机中都能够实现。 在计算机中创建虚拟机时，需要将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存容量。 每个虚拟机都有独立的 CMOS、硬盘和操作系统，可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。在容器技术之前，业界的网红是虚拟机。 虚拟机技术的代表，是 VMWare 和 OpenStack。 ②容器：将操作系统层虚拟化，是一个标准的软件单元 其特点如下：

  • 随处运行：容器可以将代码与配置文件和相关依赖库进行打包，从而确保在任何环境下的运行都是一致的。
  • 高资源利用率：容器提供进程级的隔离，因此可以更加精细地设置 CPU 和内存的使用率，进而更好地利用服务器的计算资源。
  • 快速扩展：每个容器都可作为单独的进程予以运行，并且可以共享底层操作系统的系统资源，这样一来可以加快容器的启动和停止效率。
区别与联系：
  • 虚拟机虽然可以隔离出很多「子电脑」，但占用空间更大，启动更慢。虚拟机软件可能还要花钱，例如 VMWare。
  • 容器技术不需要虚拟出整个操作系统，只需要虚拟一个小规模的环境，类似「沙箱」。
  • 运行空间，虚拟机一般要几 GB 到 几十 GB 的空间，而容器只需要 MB 级甚至 KB 级。
我们来看一下对比数据： 虚拟机属于虚拟化技术，而 Docker 这样的容器技术，属于轻量级的虚拟化。 与虚拟机相比，容器更轻量且速度更快，因为它利用了 Linux 底层操作系统在隔离的环境中运行。 虚拟机的 Hypervisor 创建了一个非常牢固的边界，以防止应用程序突破它，而容器的边界不那么强大。 认识 Docker 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。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。 Docker 技术的三大核心概念，分别是：
  • 镜像 Image
  • 容器 Container
  • 仓库 Repository
Docker 轻量级的原因是什么？相信你也会有这样的疑惑：为什么 Docker 启动快？如何做到和宿主机共享内核？ 当我们请求 Docker 运行容器时，Docker 会在计算机上设置一个资源隔离的环境。 然后将打包的应用程序和关联的文件复制到 Namespace 内的文件系统中，此时环境的配置就完成了。之后 Docker 会执行我们预先指定的命令，运行应用程序。 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。 核心概念 核心概念如下：
  • Build，Ship and Run（搭建、运输、运行）。
  • Build once，Run anywhere（一次搭建，处处运行）。
  • Docker 本身并不是容器，它是创建容器的工具，是应用容器引擎。
  • Docker 三大核心概念，分别是：镜像 Image，容器 Container、仓库 Repository。
  • Docker 技术使用 Linux 内核和内核功能（例如 Cgroups 和 namespaces）来分隔进程，以便各进程相互独立运行。
  • 由于 Namespace 和 Cgroups 功能仅在 Linux 上可用，因此容器无法在其他操作系统上运行。那么 Docker 如何在 macOS 或 Windows 上运行？Docker 实际上使用了一个技巧，并在非 Linux 操作系统上安装 Linux 虚拟机，然后在虚拟机内运行容器。
  • 镜像是一个可执行包，其包含运行应用程序所需的代码、运行时、库、环境变量和配置文件，容器是镜像的运行时实例。
更多关于 Docker 的原理，可以查看《Docker 工作原理及容器化简易指南》，这里不再赘述： 
http://dockone.io/article/8788
安装 Docker ①命令行安装 Homebrew 的 Cask 已经支持 Docker for Mac，因此可以很方便的使用 Homebrew Cask 来进行安装，执行如下命令： 
brew cask install docker
更多安装方式，请查看官方文档： 
https://www.docker.com/get-started
②查看版本 命令如下： 
docker -v
③配置镜像加速 设置 Docker Engine 写入配置：
  1. {
  2.   registry-mirrors: [
  3.     http://hub-mirror.c.163.com/,
  4.     https://registry.docker-cn.com
  5.   ],
  6.   insecure-registries:[],
  7.   experimental: false,
  8.   debug: true
  9. }
④安装桌面端 桌面端操作非常简单，先去官网下载[1]。通过 Docker 桌面端，我们可以方便的操作：
  • clone：克隆一个项目。
  • build：打包镜像。
  • run：运行实例。
  • share：共享镜像。
好了，准备工作就绪，下面可以大展身手了！ 快速开始 安装完 Docker 之后，我们先打个实际项目的镜像，边学边用。 ①首先需要大致了解一下我们将会用到的 11 个命令 如下图： ②新建项目 为了快捷，我们直接使用 Vue 脚手架构建项目： 
vue create docker-demo
尝试启动一下： 
yarn serve
访问地址：http://localhost:8080/。项目就绪，我们接着为项目打包： 
yarn build
这时候，项目目录下的 Dist 就是我们要部署的静态资源了，我们继续下一步。 需要注意：前端项目一般分两类，一类直接 Nginx 静态部署，一类需要启动 Node 服务。本节我们只考虑第一种。关于 Node 服务，后文我会详细说明。 ③新建 Dockerfile 命令如下： 
cd docker-demo && touch Dockerfile
此时的项目目录如下：
  1. .
  2. ├── Dockerfile
  3. ├── README.md
  4. ├── babel.config.js
  5. ├── dist
  6. ├── node_modules
  7. ├── package.json
  8. ├── public
  9. ├── src
  10. └── yarn.lock
可以看到我们已经在 docker-demo 目录下成功创建了 Dockerfile 文件。 ④准备 Nginx 镜像 运行你的 Docker 桌面端，就会默认启动实例，我们在控制台拉取 Nginx 镜像： 
docker pull nginx
控制台会出现如下信息：
  1. Using default tag: latest
  2. latest: Pulling from library/nginx
  3. 8559a31e96f4: Pull complete
  4. 8d69e59170f7: Pull complete
  5. 3f9f1ec1d262: Pull complete
  6. d1f5ff4f210d: Pull complete
  7. 1e22bfa8652e: Pull complete
  8. Digest: sha256:21f32f6c08406306d822a0e6e8b7dc81f53f336570e852e25fbe1e3e3d0d0133
  9. Status: Downloaded newer image for nginx:latest
  10. docker.io/library/nginx:latest
如果你出现这样的异常，请确认 Docker 实例是否正常运行。 
Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?
镜像准备 OK，我们在根目录创建 Nginx 配置文件： 
touch default.conf
写入：
  1. server {
  2.     listen       80;
  3.     server_name  localhost;
  5.     #charset koi8-r;
  6.     access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;
  7.     error_log  /var/log/nginx/error.log  error;
  9.     location / {
  10.         root   /usr/share/nginx/html;
  11.         index  index.html index.htm;
  12.     }
  14.     error_page   500 502 503 504  /50x.html;
  15.     location = /50x.html {
  16.         root   /usr/share/nginx/html;
  17.     }
  18. }
⑤配置镜像 打开 Dockerfile ，写入如下内容：
  1. FROM nginx
  2. COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
  3. COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
我们逐行解释一下代码：
  • FROM nginx 指定该镜像是基于 nginx:latest 镜像而构建的。
  • COPY dist/ /usr/share/nginx/html/ 命令的意思是将项目根目录下 dist 文件夹中的所有文件复制到镜像中 /usr/share/nginx/html/ 目录下。
  • COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf 将 default.conf 复制到 etc/nginx/conf.d/default.conf，用本地的 default.conf 配置来替换 Nginx 镜像里的默认配置。
⑥构建镜像 Docker 通过 build 命令来构建镜像： 
docker build -t jartto-docker-demo .
按照惯例，我们解释一下上述代码：
  • -t 参数给镜像命名 jartto-docker-demo。
  • . 是基于当前目录的 Dockerfile 来构建镜像。
执行成功后，将会输出：
  1. Sending build context to Docker daemon  115.4MB
  2. Step 1/3 : FROM nginx
  3.  ---> 2622e6cca7eb
  4. Step 2/3 : COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
  5.  ---> Using cache
  6.  ---> 82b31f98dce6
  7. Step 3/3 : COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
  8.  ---> 7df6efaf9592
  9. Successfully built 7df6efaf9592
  10. Successfully tagged jartto-docker-demo:latest
镜像制作成功！我们来查看一下容器： 
docker image ls | grep jartto-docker-demo
可以看到，我们打出了一个 133MB 的项目镜像： 
jartto-docker-demo latest 7df6efaf9592 About a minute ago 133MB
镜像也有好坏之分，后续我们将介绍如何优化，这里可以先暂时忽略。 ⑦运行容器 命令如下： 
docker run -d -p 3000:80 --name docker-vue jartto-docker-demo
这里解释一下参数：
  • -d 设置容器在后台运行。
  • -p 表示端口映射，把本机的 3000 端口映射到 container 的 80 端口（这样外网就能通过本机的 3000 端口访问了。
  • --name 设置容器名 docker-vue。
  • jartto-docker-demo 是我们上面构建的镜像名字。
补充一点：在控制台，我们可以通过 docker ps 查看刚运行的 Container 的 ID： 
docker ps -a
控制台会输出：
  1. CONTAINER ID IMAGE              COMMAND                  CREATED       STATUS PORTS  NAMES
  2. ab1375befb0b jartto-docker-demo /docker-entrypoint.…   8 minutes ago Up 7 minutes  0.0.0.0:3000->80/tcp  docker-vue
如果你使用桌面端，那么打开 Docker Dashboard 就可以看到容器列表了，如下图： ⑧访问项目 因为我们映射了本机 3000 端口，所以执行： 
curl -v -i localhost:3000
或者打开浏览器，访问：localhost:3000。 ⑨发布镜像 如果你想为社区贡献力量，那么需要将镜像发布，方便其他开发者使用。 发布镜像需要如下步骤：
  • 登陆 dockerhub[2]，注册账号。
  • 命令行执行 docker login，之后输入我们的账号密码，进行登录。
  • 推送镜像之前，需要打一个 Tag，执行 docker tag /:。
全流程结束，以后我们要使用，再也不需要「搬石头、砍木头、画图纸、盖房子」了，拎包入住。这也是 Docker 独特魅力所在。 常规操作 到这里，恭喜你已经完成了 Docker 的入门项目！如果还想继续深入，不妨接着往下看看。 ①参数使用 FROM：
  • 指定基础镜像，所有构建的镜像都必须有一个基础镜像，且 FROM 命令必须是 Dockerfile 的第一个命令
  • FROM [AS ] 指定从一个镜像构建起一个新的镜像名字
  • FROM [:] [AS ] 指定镜像的版本 Tag
  • 示例：FROM mysql:5.0 AS database
MAINTAINER：
  • 镜像维护人的信息
  • MAINTAINER
  • 示例：MAINTAINER Jartto Jartto@qq.com
RUN：
  • 构建镜像时要执行的命令
  • RUN
  • 示例：RUN [executable, param1, param2]
ADD：
  • 将本地的文件添加复制到容器中去，压缩包会解压，可以访问网络上的文件，会自动下载
  • ADD
  • 示例：ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目录下
COPY：
  • 功能和 ADD 一样，只是复制，不会解压或者下载文件
CMD：
  • 启动容器后执行的命令，和 RUN 不一样，RUN 是在构建镜像是要运行的命令
  • 当使用 docker run 运行容器的时候，这个可以在命令行被覆盖
  • 示例：CMD [executable, param1, param2]
ENTRYPOINT：
  • 也是执行命令，和 CMD 一样，只是这个命令不会被命令行覆盖
  • ENTRYPOINT [executable, param1, param2]
  • 示例：ENTRYPOINT [donnet, myapp.dll]
LABEL：为镜像添加元数据，key-value 形式
  • LABEL = = ...
  • 示例：LABEL version=1.0 description=这是一个web应用
ENV：设置环境变量，有些容器运行时会需要某些环境变量
  • ENV 一次设置一个环境变量
  • ENV = = = 设置多个环境变量
  • 示例：ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/
EXPOSE：暴露对外的端口（容器内部程序的端口，虽然会和宿主机的一样，但是其实是两个端口）
  • EXPOSE
  • 示例：EXPOSE 80
  • 容器运行时，需要用 -p 映射外部端口才能访问到容器内的端口
VOLUME：指定数据持久化的目录，官方语言叫做挂载
  • VOLUME /var/log 指定容器中需要被挂载的目录，会把这个目录映射到宿主机的一个随机目录上，实现数据的持久化和同步
  • VOLUME [/var/log,/var/test.....] 指定容器中多个需要被挂载的目录，会把这些目录映射到宿主机的多个随机目录上，实现数据的持久化和同步
  • VOLUME /var/data var/log 指定容器中的 var/log 目录挂载到宿主机上的 /var/data 目录，这种形式可以手动指定宿主机上的目录
WORKDIR：设置工作目录，设置之后 ，RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目录都会同步变更
  • WORKDIR
  • 示例：WORKDIR /app/test
USER：指定运行命令时所使用的用户，为了安全和权限起见，根据要执行的命令选择不同用户
  • USER :[]
  • 示例：USER test
ARG：设置构建镜像是要传递的参数
  • ARG [=]
  • ARG name=sss
更多操作，请移步官方使用文档[3]： 
https://docs.docker.com/
最佳实践 在掌握 Docker 常规操作之后，我们很容易就可以打出自己想要的项目镜像。 然而不同的操作打出的镜像也是千差万别。究竟是什么原因导致镜像差异，我们不妨继续探索。 以下是在应用 Docker 过程中整理的最佳实践，请尽量遵循如下准则：
  • Require 明确：需要什么镜像。
  • 步骤精简：变化较少的 Step 优先。
  • 版本明确：镜像命名明确。
  • 说明文档：整个镜像打包步骤可以重现。
总结 容器化技术必将是云时代不可或缺的技能之一，而 Docker 只是沧海一粟。随之而来的还有集群容器管理 Kubernetes、Service Mesh 、Istio 等技术。 打开 Docker 的大门，不断抽丝剥茧，逐层深入，你将感受到容器化的无穷魅力。  

本文分类：运维相关
发布日期：2021-11-17
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