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一文详解Docker,别再说你不会了

来源:千锋教育
发布人:wjy
时间: 2022-09-13 17:40:31 1663062031

  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Docker的神秘世界,从零到一掌握 Docker 的基本原理与实践操作,是时候该开疆扩土啦。

  前言

  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。

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  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。

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  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。

一文详解Docker,别再说你不会了3

  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。

  我们来看下对比数据:

一文详解Docker,别再说你不会了

  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,可以网上查看《Docker 工作原理及容器化简易指南》,这里不再赘述。

  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:

一文详解Docker,别再说你不会了4

  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:

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  ③配置镜像加速

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  ④安装桌面端

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  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:

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  ②新建项目

  为了快捷,我们直接使用 Vue 脚手架构建项目:一文详解Docker,别再说你不会了9

  尝试启动一下:一文详解Docker,别再说你不会了10

  访问地址:http://localhost:8080/。项目就绪,我们接着为项目打包:一文详解Docker,别再说你不会了11

  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:

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  此时的项目目录如下:

一文详解Docker,别再说你不会了13

  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:

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  控制台会出现如下信息:

一文详解Docker,别再说你不会了15

  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:

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  写入:

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  ⑤配置镜像

  打开 Dockerfile ,写入如下内容:

一文详解Docker,别再说你不会了18

  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:

一文详解Docker,别再说你不会了19

  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:

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  镜像制作成功!我们来查看一下容器:

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  可以看到,我们打出了一个 133MB 的项目镜像:

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  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:

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  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:

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  控制台会输出:

  CONTAINER ID IMAGE              COMMAND                  CREATED       STATUS PORTS  NAMES

  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:

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  ⑧访问项目

  因为我们映射了本机 3000 端口,所以执行:

一文详解Docker,别再说你不会了26

  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:设置构建镜像要传递的参数

  ARG[=]

  ARG name=sss

  更多操作,请移步官方使用文档:

  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。

声明:本站稿件版权均属千锋教育所有,未经许可不得擅自转载。

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