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Docker
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2024-4-11
2024-8-30
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Aug 30, 2024 03:21 AM
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初识Docker什么是Docker？应用部署的环境问题Docker解决依赖兼容问题Docker解决操作系统环境差异Docker和虚拟机的区别Docker架构镜像和容器DockerHubDocker架构安装Docker卸载（可选）安装docker启动docker配置镜像加速Docker的基本操作镜像操作镜像名称镜像命令案例1：拉取、查看镜像案例2：保存、导入镜像容器操作容器相关命令案例：创建并运行一个容器案例：进入容器，修改文件其他命令数据卷（容器数据管理）什么是数据卷数据集操作命令创建和查看数据卷挂载数据卷案例：给nginx挂载数据卷案例：给MySQL挂载本地目录Dockerfile自定义镜像镜像结构Dockerfile语法构建Java项目基于Ubuntu构建Java项目基于java8构建Java项目小结Docker-Compose初识DockerCompose安装DockerCompose下载修改执行权限查看docker-compose版本Base自动补全命令部署微服务集群compose文件修改微服务配置打包部署Docker镜像仓库搭建私有镜像仓库简化版镜像仓库带有图形化界面版本配置Docker信任地址推送、拉取镜像

初识Docker

什么是Docker？

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。
  • 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
  • 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题

应用部署的环境问题

大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：
  • 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
  • 开发、测试、生产环境有差异
例如一个项目中，部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。
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Docker解决依赖兼容问题

而Docker确巧妙的解决了这些问题，Docker是如何实现的呢？
Docker为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：
  • 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包形成镜像
  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰
这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。
虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？
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Docker解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：
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  • 结构包括：
      1. 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
      1. 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
      1. 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。
  • 应用于计算机交互的流程如下：
      1. 应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能
      1. 系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令
      1. 内核指令操作计算机硬件
  • Ubuntu和CentOSpringBoot都是基于Linux内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：
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此时，如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统，MySQL在调用Ubuntu函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了：
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  • Docker如何解决不同系统环境的问题？
      1. Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包
      1. Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行
如图：
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Docker和虚拟机的区别

  • 虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。
  • Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统，如图：
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💡
Docker和虚拟机的差异：
  • Docker是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统
  • Docker体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

Docker架构

镜像和容器

  • Docker中有几个重要的概念：
      1. 镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。
      1. 容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。
一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。
  • 而镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。
  • 容器呢，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。
  • 例如你下载了一个QQ，如果我们将QQ在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包，形成QQ镜像。然后你可以启动多次，双开、甚至三开QQ。
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DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。
  • DockerHub：DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。
我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像。
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Docker架构

我们要使用Docker来操作镜像、容器，就必须要安装Docker。
Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：
  • 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等
  • 客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。
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安装Docker

  • 企业部署一般都是采用Linux操作系统，而其中又数CentOS发行版占比最多，因此我们在CentOS下安装Docker。
  • Docker 分为 CE 和 EE 两大版本。CE 即社区版（免费，支持周期 7 个月），EE 即企业版，强调安全，付费使用，支持周期 24 个月。
  • Docker CE 分为 stable test 和 nightly 三个更新频道。
  • 官方网站上有各种环境下的 安装指南，这里主要介绍 Docker CE 在 CentOS上的安装。

卸载（可选）

安装docker

启动docker

Docker应用需要用到各种端口，逐一去修改防火墙设置。非常麻烦，因此建议大家直接关闭防火墙！
启动docker前，一定要关闭防火墙后！！
启动docker前，一定要关闭防火墙后！！
启动docker前，一定要关闭防火墙后！！

配置镜像加速

docker官方镜像仓库网速较差，我们需要设置国内镜像服务：参考阿里云的镜像加速文档：https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors

Docker的基本操作

镜像操作

镜像名称

首先来看下镜像的名称组成：
  • 镜名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]
  • 在没有指定tag时，默认是latest，代表最新版本的镜像
如图：
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这里的mysql就是repository，5.7就是tag，合一起就是镜像名称，代表5.7版本的MySQL镜像。

镜像命令

常见的镜像操作命令如图：
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案例1：拉取、查看镜像

需求：从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看
  1. 首先去镜像仓库DockerHub搜索nginx镜像。
  1. 根据查看到的镜像名称，拉取自己需要的镜像，通过命令：docker pull nginx
  1. 通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

案例2：保存、导入镜像

需求：利用docker save将nginx镜像导出磁盘，然后再通过load加载回来
  1. 利用docker xx --help命令查看docker save和docker load的语法
      2. 例如，查看save命令用法，可以输入命令：docker save --help，可知命令格式：docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]
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  1. 使用docker save导出镜像到磁盘：运行命令：docker save -o nginx.tar nginx:latest，
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  1. 使用docker load加载镜像
      2. 先删除本地的nginx镜像：docker rmi nginx:latest，然后运行命令，加载本地文件：docker load -i nginx.tar
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容器操作

容器相关命令

容器操作的命令如图：
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容器保护三个状态：
  • 运行：进程正常运行
  • 暂停：进程暂停，CPU不再运行，并不释放内存
  • 停止：进程终止，回收进程占用的内存、CPU等资源
其中：
  • docker run：创建并运行一个容器，处于运行状态
  • docker pause：让一个运行的容器暂停
  • docker unpause：让一个容器从暂停状态恢复运行
  • docker stop：停止一个运行的容器
  • docker start：让一个停止的容器再次运行
  • docker restart：重启容器
  • docker rm：删除一个容器

案例：创建并运行一个容器

创建并运行nginx容器的命令：
命令解读：
  • docker run：创建并运行一个容器
  • —name：给容器起一个名字，比如叫做mynginx
  • -p：将宿主机端口与容器端口映射，冒号左侧是宿主机端口，右侧是容器端口
  • -d：后台运行容器
  • --restart：随docker的启动而启动
  • nginx：镜像名称，例如nginx
这里的-p参数，是将容器端口映射到宿主机端口。默认情况下，容器是隔离环境，我们直接访问宿主机的80端口，肯定访问不到容器中的nginx。现在，将容器的80与宿主机的80关联起来，当我们访问宿主机的80端口时，就会被映射到容器的80，这样就能访问到nginx了。
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案例：进入容器，修改文件

  • 需求：进入Nginx容器，修改HTML文件内容，添加“Frank欢迎您”
  • 提示：进入容器要用到docker exec命令。
  • 步骤：
  1. 进入容器。进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为：docker exec -it mynginx bash
      2. 命令解读：
      • docker exec：进入容器内部，执行一个命令
      • -it: 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端，允许我们与容器交互
      • mynginx：要进入的容器的名称
      • bash：进入容器后执行的命令，bash是一个linux终端交互命令
  1. 进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html
      2. 容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样：
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      nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中，包括我们要修改的html文件。
      查看DockerHub网站中的nginx页面，可以知道nginx的html目录位置在/usr/share/nginx/html
      我们执行命令，进入该目录：
      查看目录下文件：
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  1. 修改index.html的内容
      2. 容器内没有vi命令，无法直接修改，我们用下面的命令来修改：
      在浏览器访问自己的虚拟机地址，例如我的是：http://192.168.10.100:80，即可看到结果。

其他命令

  • 查看容器日志的命令：
      1. docker logs
      1. 添加 -f 参数可以持续查看日志
  • 查看容器状态：
      1. docker ps：只能查看目前正在运行的容器
      1. docker ps -a：查看所有容器，包括已经停止的

数据卷（容器数据管理）

在之前的nginx案例中，修改nginx的html页面时，需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器，修改文件也很麻烦。这就是因为容器与数据（容器内文件）耦合带来的后果。要解决这个问题，必须将数据与容器解耦，这就要用到数据卷了。
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什么是数据卷

  • 数据卷（volume）是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。
  • 一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。
  • 这样，我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录，就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了。
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数据集操作命令

  • 数据卷操作的基本语法如下：
    • docker volume命令是数据卷操作，根据命令后跟随的command来确定下一步的操作：
        1. create：创建一个volume
        1. inspect：显示一个或多个volume的信息
        1. ls：列出所有的volume
        1. prune：删除未使用的volume
        1. rm：删除一个或多个指定的volume

    创建和查看数据卷

    需求：创建一个数据卷，并查看数据卷在宿主机的目录位置
    1. 创建数据卷：docker volume create html
    1. 查看所有数据：docker volume ls
        2. notion image
    1. 查看数据卷详细信息卷：docker volume inspect html
    notion image
    可以看到，我们创建的html这个数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

    挂载数据卷

    我们在创建容器时，可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录，命令格式如下：
    这里的-v就是挂载数据卷的命令
    • -v html:/root/htm ：把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中

    案例：给nginx挂载数据卷

    • 需求：创建一个nginx容器，修改容器内的html目录内的index.html内容
    • 分析：上个案例中，我们进入nginx容器内部，已经知道nginx的html目录所在位置/usr/share/nginx/html ，我们需要把这个目录挂载到html这个数据卷上，方便操作其中的内容。
    • 提示：运行容器时使用 -v 参数挂载数据卷
    • 步骤：
        1. 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录
          1. 进入html数据卷所在位置，并修改HTML内容

        案例：给MySQL挂载本地目录

        • 容器不仅仅可以挂载数据卷，也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下：
            1. 带数据卷模式：宿主机目录→数据卷→容器内目录
            1. 直接挂载模式：宿主机目录→容器内目录
        • 如图：
        notion image
        • 语法：
            • 目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：
            1. -v [宿主机目录]:[容器内目录]
            1. -v [宿主机文件]:[容器内文件]
        • 需求：创建并运行一个MySQL容器，将宿主机目录直接挂载到容器。实现思路如下：
            1. 将mysql.tar文件上传到虚拟机，通过load命令加载为镜像
            1. 创建目录/tmp/mysql/data
            1. 创建目录/tmp/mysql/conf，将hmy.cnf文件上传到/tmp/mysql/conf
            1. 去DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：
                2. ① 挂载/tmp/mysql/data到mysql容器内数据存储目录
                ② 挂载/tmp/mysql/conf/hmy.cnf到mysql容器的配置文件
                ③ 设置MySQL密码

        Dockerfile自定义镜像

        常见的镜像在DockerHub就能找到，但是我们自己写的项目就必须自己构建镜像了。而要自定义镜像，就必须先了解镜像的结构才行。

        镜像结构

        镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。
        我们以MySQL为例，来看看镜像的组成结构：
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        简单来说，镜像就是在系统函数库、运行环境基础上，添加应用程序文件、配置文件、依赖文件等组合，然后编写好启动脚本打包在一起形成的文件。
        我们要构建镜像，其实就是实现上述打包的过程。

        Dockerfile语法

        构建自定义的镜像时，并不需要一个个文件去拷贝，打包。我们只需要告诉Docker，我们的镜像的组成，需要哪些BaseImage、需要拷贝什么文件、需要安装什么依赖、启动脚本是什么，将来Docker会帮助我们构建镜像。而描述上述信息的文件就是Dockerfile文件。
        Dockerfile就是一个文本文件，其中包含一个个的指令（Instruction），用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer。
        更新详细语法说明，请参考官网文档： https://docs.docker.com/engine/reference/builder
        notion image

        构建Java项目

        基于Ubuntu构建Java项目

        需求：基于Ubuntu镜像构建一个新镜像，运行一个java项目
        • 步骤1：新建一个空文件夹docker-demo
        • 步骤2：拷贝docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录
        • 步骤3：拷贝jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录
        • 步骤4：拷贝Dockerfile到docker-demo这个目录，其中Dockerfile的内容如下：
          • 步骤5：进入docker-demo
              • 将准备好的docker-demo上传到虚拟机任意目录，然后进入docker-demo目录下
          • 步骤6：运行命令：
            最后访问http://192.168.10.100:8090/hello/count，其中的ip改成你的虚拟机ip
            notion image

            基于java8构建Java项目

            虽然我们可以基于Ubuntu基础镜像，添加任意自己需要的安装包，构建镜像，但是却比较麻烦。所以大多数情况下，我们都可以在一些安装了部分软件的基础镜像上做改造。 例如，构建java项目的镜像，可以在已经准备了JDK的基础镜像基础上构建。
            • 需求：基于java:8-alpine镜像，将一个Java项目构建为镜像
            • 实现思路如下：
                1. 主要是将Dockerfile改成下面的内容
                  1. 使用docker build命令构建镜像：docker build -t javaweb:2.0 .
                  1. 使用docker run创建容器并运行：docker run —name web2 -p 8090:8090 -d javaweb:2.0

              小结

              💡
              小结：
              1. Dockerfile的本质是一个文件，通过指令描述镜像的构建过程
              1. Dockerfile的第一行必须是FROM，从一个基础镜像来构建
              1. 基础镜像可以是基本操作系统，如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像，例如：java:8-alpine

              Docker-Compose

              Docker Compose可以基于Compose文件帮我们快速的部署分布式应用，而无需手动一个个创建和运行容器！

              初识DockerCompose

              Compose文件是一个文本文件，通过指令定义集群中的每个容器如何运行。格式如下：
              上面的Compose文件就描述一个项目，其中包含两个容器：
              • mysql：一个基于mysql:5.7.25镜像构建的容器，并且挂载了两个目录
              • web：一个基于docker build临时构建的镜像容器，映射端口时8090
              DockerCompose的详细语法参考官网：https://docs.docker.com/compose/compose-file/
              其实DockerCompose文件可以看做是将多个docker run命令写到一个文件，只是语法稍有差异。

              安装DockerCompose

              下载

              修改执行权限

              查看docker-compose版本

              Base自动补全命令

              如果这里出现错误，需要修改自己的hosts文件：
               

              部署微服务集群

              需求：将之前学习的cloud-demo微服务集群利用DockerCompose部署
              实现思路：
              ① 查看cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件
              ② 修改自己的cloud-demo项目，将数据库、nacos地址都命名为docker-compose中的服务名
              ③ 使用maven打包工具，将项目中的每个微服务都打包为app.jar
              ④ 将打包好的app.jar拷贝到cloud-demo中的每一个对应的子目录中
              ⑤ 将 cloud-demo上传至虚拟机，利用 docker-compose up -d 来部署

              compose文件

              查看cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件，而且每个微服务都准备了一个独立的目录：
              内容如下：
              可以看到，其中包含5个service服务：
              • nacos：作为注册中心和配置中心
                • image: nacos/nacos-server： 基于nacos/nacos-server镜像构建
                • environment：环境变量
                  • MODE: standalone：单点模式启动
                • ports：端口映射，这里暴露了8848端口
              • mysql：数据库
                • image: mysql:5.7.25：镜像版本是mysql:5.7.25
                • environment：环境变量
                  • MYSQL_ROOT_PASSWORD: ******：设置数据库root账户的密码为******
                • volumes：数据卷挂载，这里挂载了mysql的data、conf目录，其中有我提前准备好的数据
              • userservice、orderservice、gateway：都是基于Dockerfile临时构建的
              内容如下：

              修改微服务配置

              因为微服务将来要部署为docker容器，而容器之间互联不是通过IP地址，而是通过容器名。这里我们将order-service、user-service、gateway服务的mysql、nacos地址都修改为基于容器名的访问。如下所示：

              打包

              接下来需要将我们的每个微服务都打包。因为之前查看到Dockerfile中的jar包名称都是app.jar，因此我们的每个微服务都需要用这个名称。
              可以通过修改pom.xml中的打包名称来实现，每个微服务都需要修改：

              部署

              最后，我们需要将文件整个cloud-demo文件夹上传到虚拟机中，使用DockerCompose部署。
              进入cloud-demo目录，然后运行下面的命令：

              Docker镜像仓库

              搭建私有镜像仓库

              • 搭建镜像仓库可以基于Docker官方提供的DockerRegistry来实现。

              简化版镜像仓库

              Docker官方的Docker Registry是一个基础版本的Docker镜像仓库，具备仓库管理的完整功能，但是没有图形化界面。
              搭建方式比较简单，命令如下：
              命令中挂载了一个数据卷registry-data到容器内的/var/lib/registry 目录，这是私有镜像库存放数据的目录。
              访问http://YourIp:5000/v2/_catalog可以查看当前私有镜像服务中包含的镜像

              带有图形化界面版本

              使用DockerCompose部署带有图象界面的DockerRegistry，命令如下：

              配置Docker信任地址

              我们的私服采用的是http协议，默认不被Docker信任，所以需要做一个配置：

              推送、拉取镜像

              推送镜像到私有镜像服务必须先tag，步骤如下：
              1. 重新tag本地镜像，名称前缀为私有仓库的地址：192.168.10.100:8080/
                1. 推送镜像
                  1. 拉取镜像
                    命令中挂载了一个数据卷registry-data到容器内的/var/lib/registry目录，这是私有镜像库存放数据的目录。
                    访问http://192.168.10.100:5000/v2/_catalog 可以查看当前私有镜像服务中包含的镜像。
                     
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