Docker概述

1.Docker简介

Docker是一个开源的应用容器引擎，基于go语言开发并遵循了apache2.0协议开源。
Docker是在Linux容器里运行应用的开源工具，是一种轻量级的“虚拟机”。
Docker 的容器技术可以在一台主机上轻松为任何应用创建一个轻量级的、可移植的、自给自足的容器。

Docker的Logo设计为蓝色鲸鱼，拖着许多集装箱。
鲸鱼可看作为宿主机，集装箱可理解为相互隔离的容器，每个集装箱中都包含自己的应用程序。

Docker的设计宗旨：

• Build,Ship and Run Any App,Anywhere，即通过对应用组件的封装、发布、部署、运行等生命周期的管理，达到应用组件级别的“一次封装，到处运行”的目的。
• 这里的组件，既可以是一个应用，也可以是一套服务，甚至是一个完整的操作系统。

容器化受欢迎的原因：

• 灵活：即使是最复杂的应用也可以集装箱化。
• 轻量级：容器利用并共享主机内核。
• 可互换：可以即时部署更新和升级。
• 便携式：可以在本地构建，部署到云，并在任何地方运行。
• 可扩展：可以增加并自动分发容器副本。
• 可堆叠：可以垂直和即时堆叠服务。

2.Docker与虚拟机的区别

• 容器是在linux上本机运行，并与其他容器共享主机的内核，它运行的是一个独立的进程，不占用其他任何可执行文件的内存，非常轻量。
• 虚拟机运行的是一个完整的操作系统，通过虚拟机管理程序对主机资源进行虚拟访问，相比之下需要的资源更多。

特性	Docker容器	虚拟机
启动速度	秒级	分钟级
计算能力损耗	几乎无	损耗 50%左右
性能	接近原生	弱于
系统支持量(单机)	上千个	几十个
隔离性	资源隔离/限制	完全隔离

3.Linux 的namespace (命名空间)

Linux 的命名空间（Namespace）是一种内核特性，它允许将一组系统资源隔离，使得在一个命名空间中的进程看起来像在系统中拥有独立的资源。

容器在内核中支持2种重要技术：
docker本质就是宿主机的一个进程，docker是通过namespace实现资源隔离，
通过cgroup实现资源限制，通过写时复制技术（copy-on-write）实现了高效的文件操作。
(类似虚拟机的磁盘比如分配500g并不是实际占用物理磁盘500g，只有当需要修改时才复制一份数据)

namespace的六项隔离:

namespace	系统调用参数	隔离内容
UTS	CLONE_NEWUTS	主机名与域名
IPC	CLONE_NEWWIPC	信号量，消息队列和共享内存
PID	CLONE_NEWPID	进程编号
NETWORK	CLONE_NEWNET	网络设备，网络线，端口等
MOUNT	CLONE_NEWNS	挂载点(文件系统)
USER	CLONE_NEWUSER	用户和用户组（3.8以后的内核才支持)

这些命名空间的使用使得在容器技术中实现了轻量级的虚拟化，使得容器之间和容器与宿主系统之间的资源得到了良好的隔离。

4.Docker核心概念

镜像

Docker的镜像是创建容器的基础，类似虚拟机的快照，可以理解为一个面向 Docker 容器引擎的只读模板。
通过镜像启动一个容器，一个镜像是一个可执行的包，其中包括运行应用程序所需要的所有内容包含代码，运行时间，库、环境变量、和配置文件。

Docker镜像也是一个压缩包，只是这个压缩包不只是可执行文件，环境部署脚本，它还包含了完整的操作系统。
因为大部分的镜像都是基于某个操作系统来构建，所以很轻松的就可以构建本地和远端一样的环境，这也是Docker镜像的精髓。

容器

Docker的容器是从镜像创建的运行实例，它可以被启动、停止和删除。
所创建的每一个容器都是相互隔离、互不可见，以保证平台的安全性。

可以把容器看做是一个简易版的linux环境（包括root用户权限、镜像空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。

仓库

Docker仓库是用来集中保存镜像的地方，当创建了自己的镜像之后，可以使用push命令将它上传到公有仓库（Public）或者私有仓库（Private）。
当下次要在另外一台机器上使用这个镜像时，只需从仓库获取。

Docker 的镜像、容器、日志等内容全部都默认存储在 /var/lib/docker 

安装Docker

1.yum安装Docker

目前 Docker 只能支持 64 位系统。

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

#安装依赖包
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
----------------------------------------------------------------------------------------
yum-utils：提供了 yum-config-manager 工具。
device mapper： 是Linux内核中支持逻辑卷管理的通用设备映射机制，它为实现用于存储资源管理的块设备驱动提供了一个高度模块化的内核架构。
device mapper：存储驱动程序需要 device-mapper-persistent-data 和 lvm2。
----------------------------------------------------------------------------------------

#设置阿里云镜像源
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 

#安装 Docker-CE并设置为开机自动启动
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
----------------------------------------------------------------------------------------
docker-ce（Docker Community Edition）：这是 Docker 的社区版。
Docker 社区版是免费的，面向开发者、小型团队和个人使用。它包含了 Docker Engine，
这是一个用于构建和运行容器的开源容器运行时。

docker-ce-cli（Docker Command Line Interface）：这是 Docker 的命令行工具，
它允许用户与 Docker Engine 交互，执行容器相关的操作。
通过 Docker CLI，用户可以构建、运行、管理和发布容器。

containerd.io：它负责管理容器的生命周期，包括容器的创建、运行、暂停、继续和销毁等。
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systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service 
----------------------------------------------------------------------------------------
安装好的Docker系统有两个程序，Docker服务端和Docker客户端。其中Docker服务端是一个服务进程，
负责管理所有容器。 

Docker客户端则扮演着Docker服务端的远程控制器，
可以用来控制Docker的服务端进程。大部分情况下Docker服务端和客户端运行在一台机器上。
----------------------------------------------------------------------------------------

2.Docker信息查看

#查看 docker 版本信息
docker version

#docker 信息查看
docker info  

Docker镜像操作

1.搜索镜像

格式：docker search 关键字
例：docker search nginx
NAME           DESCRIPTION                   STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
nginx      Official build of Nginx.          19311       [OK]   
-------------------------------------------------------------------------------------------
NAME: 列出了 Docker 镜像的名称，这里是 "nginx"。

DESCRIPTION: 显示了关于该镜像的简要描述。在这里，是 Nginx 的官方构建。

STARS: 显示了该镜像在 Docker Hub 上的星级评价。在这里，有 19311 颗星表示该镜像相当受欢迎。

OFFICIAL: 指示该镜像是否是官方构建。在这里，"[OK]" 表示它是官方构建。

AUTOMATED: 显示了该镜像是否是自动化构建的。在这里没有显示具体的信息。
-------------------------------------------------------------------------------------------

2.获取镜像

格式：docker pull 镜像名称[:标签]
#如果下载镜像时不指定标签，则默认会下载仓库中最新版本的镜像，即选择标签为 latest 标签。

例：docker pull nginx

3.镜像加速下载

浏览器访问 https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors 获取镜像加速器配置

mkdir -p /etc/docker
tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

4.查看镜像信息

//查看镜像信息
镜像下载后存放在 /var/lib/docker 。
Docker 相关的本地资源存放在 /var/lib/docker/ 目录下，其中 containers 目录存放容器信息，image 目录存放镜像信息，overlay2 目录下存放具体的镜像底层文件。

//查看下载的镜像文件信息
cat /var/lib/docker/image/overlay2/repositories.json

//查看下载到本地的所有镜像
docker images

REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED      SIZE
nginx        latest    605c77e624dd   23 months ago   141MB
----------------------------------------------------------------------------------------
REPOSITORY：镜像属于的仓库；
TAG：镜像的标签信息，标记同一个仓库中的不同镜像；
IMAGE ID：镜像的唯一ID 号，唯一标识一个镜像；
CREATED：镜像创建时间；
VIRTUAL SIZE：镜像大小；
----------------------------------------------------------------------------------------

#根据镜像的唯一标识 ID 号，获取镜像详细信息
格式：docker inspect 镜像ID号
例：docker inspect 605c77e624dd

 

OverlayFS（Overlay File System）是一种联合文件系统，常用于 Docker 等容器技术中。
它允许将多个文件系统层叠在一起，以创建一个统一的文件系统视图。
在 OverlayFS 中，有几个重要的概念：LowerDir、UpperDir、MergedDir 和 WorkDir。

LowerDir（底层目录）：
作用： LowerDir 包含的是底层文件系统的内容，通常是一个或多个镜像的根文件系统。这些镜像可以是 Docker 镜像中的各层。

UpperDir（可写层）：
作用： UpperDir 包含了容器运行时的修改，即容器内发生的写操作。
这使得容器可以在底层文件系统的基础上进行修改，而这些修改不会影响底层文件系统，从而实现容器的可写性。

MergedDir（合并目录）：
作用： MergedDir 是 LowerDir 和 UpperDir 以及其他 OverlayFS 内部目录的联合视图。
这个目录实际上就是容器的文件系统，用户和应用程序看到的是这个联合视图。

WorkDir（工作目录）：
作用： WorkDir 是 OverlayFS 内部使用的目录，用于处理文件系统的变更。
当容器进行写操作时，OverlayFS 使用 WorkDir 来跟踪文件系统的更改。

5.为本地的镜像添加新的标签

格式：docker tag 名称:[标签] 新名称:[新标签]
例：docker tag nginx:latest nginx:web

docker images | grep nginx

6.删除镜像

格式：
docker rmi 仓库名称:标签
#当一个镜像有多个标签时，只是删除其中指定的标签

或者
docker rmi 镜像ID号
#会彻底删除该镜像

注意：如果该镜像已经被容器使用，正确的做法是先删除依赖该镜像的所有容器，再去删除镜像。

7.存出镜像

格式：docker save -o 存储文件名 存储的镜像

例：docker save -o nginx nginx:latest
#存出镜像命名为nginx存在当前目录下

docker save -o /opt/nginx.tar nginx:latest
#指定路径保存docker的镜像。

ls -lh

8.载入镜像

将镜像文件导入到镜像库中

格式：
docker load < 存出的文件

或者
docker load -i 存出的文件

例：docker load < nginx

9.上传镜像

#默认上传到 docker Hub 官方公共仓库，需要注册使用公共仓库的账号。https://hub.docker.com
可以使用 docker login 命令来输入用户名、密码和邮箱来完成注册和登录。
在上传镜像之前，还需要先对本地镜像添加新的标签，然后再使用 docker push 命令进行上传。

docker tag nginx:latest pupcarrot/nginx:web
#添加新的标签时必须在前面加上自己的dockerhubusername

docker login
#登录公共仓库

docker push pupcarrot/nginx:web
#上传镜像

Docker容器操作

1.容器创建

就是将镜像加载到容器的过程。
新创建的容器默认处于停止状态，不运行任何程序，需要在其中发起一个进程来启动容器。

格式：docker create [选项] 镜像
常用选项：
-i：让容器开启标准输入接受用户输入命令
-t：让 Docker 分配一个伪终端 tty
-it :合起来实现和容器交互的作用，运行一个交互式会话 shell 

例：docker create -it nginx:latest /bin/bash

2.查看容器的运行状态

docker ps -a			#-a 选项可以显示所有的容器
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND                  CREATED          STATUS    PORTS     NAMES
f73fe613d983   nginx:latest   "/docker-entrypoint.…"   57 seconds ago   Created             beautiful_wilbur

容器的ID号	   加载的镜像       运行的程序                创建时间          当前的状态  端口映射    名称

3.启动容器

格式：docker start 容器的ID/名称
例：docker start f73fe613d983

docker ps -a

4.创建并启动容器

可以直接执行 docker run 命令， 等同于先执行 docker create 命令，再执行 docker start 命令。
注意：容器是一个与其中运行的 shell 命令/进程共存亡的终端，命令/进程运行容器运行， 命令/进程结束容器退出。

docker 容器默认会把容器内部第一个进程，也就是 pid=1 的程序作为docker容器是否正在运行的依据，
如果docker容器中 pid = 1 的进程挂了，那么docker容器便会直接退出，也就是说Docker容器中必须有一个前台进程，否则认为容器已经挂掉。

当利用 docker run 来创建容器时， Docker 在后台的标准运行过程是：

• （1）检查本地是否存在指定的镜像。当镜像不存在时，会从公有仓库下载；
• （2）利用镜像创建并启动一个容器；
• （3）分配一个文件系统给容器，在只读的镜像层外面挂载一层可读写层；
• （4）从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟机接口到容器中；
• （5）分配一个地址池中的 IP 地址给容器；
• （6）执行用户指定的应用程序，执行完毕后容器被终止运行。

docker run centos:7 /usr/bin/bash -c ls /
docker ps -a
#会发现创建了一个新容器并启动执行一条 shell 命令，之后就停止了

5.在后台持续运行docker run创建的容器

需要在 docker run 命令之后添加 -d 选项让 Docker 容器以守护形式在后台运行。并且容器所运行的程序不能结束。

docker run -d centos:7 /usr/bin/bash -c "while true;do echo hello;done"

docker ps -a
#可以看出容器始终处于 UP，运行状态

docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash 
#创建容器并持续运行容器

6.终止容器运行

格式：docker stop 容器的ID/名称
例：docker stop eec6f4c88b57

docker ps -a

7.容器的进入

需要进入容器进行命令操作时，可以使用 docker exec 命令进入运行着的容器。

格式：docker exec -it 容器ID/名称 /bin/bash
-i 选项表示让容器的输入保持打开；
-t 选项表示让 Docker 分配一个伪终端。

docker start eec6f4c88b57
#进入容器前，确保容器正在运行

docker exec -it eec6f4c88b57 /bin/bash
ls
exit
#退出容器后，容器仍在运行

docker ps -a

docker run -it centos:7 bash
#不加 -d 选项会创建容器后直接进入容器进行交互，但是退出容器，容器也会停止

8.容器与本机文件的相互复制

//宿主机文件复制到容器
echo 123456 > test.txt
docker cp /opt/test.txt eec6f4c88b57:/opt/

//从容器复制文件到宿主机
echo 654321 > testt.txt
docker cp eec6f4c88b57:/opt/testt.txt /opt/testt.txt

9.容器的导出与导入

用户可以将任何一个 Docker 容器从一台机器迁移到另一台机器。在迁移过程中，可以使用docker export 命令将已经创建好的容器导出为容器快照文件，无论这个容器是处于运行状态还是停止状态均可导出。可将导出文件传输到其他机器，通过相应的导入命令实现容器的迁移。

//导出格式：docker export 容器ID/名称 > 文件名
docker export a51d88795e75 > centos7.tar

例：docker export -o centos7.tar a51d88795e75

//导入格式：cat 文件名 | docker import – 镜像名称:标签
cat centos7.tar | docker import - centos7:test
#导入后会生成镜像，但不会创建容器

docker import centos7.tar -- centos7:test

10.删除容器

格式：docker rm [-f] 容器ID/名称
docker stop 2592d3fad0fb
docker rm 2592d3fad0fb				#删除已经终止状态的容器

docker rm -f 2592d3fad0fb			#强制删除正在运行的容器

docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker stop "$1}' | bash			#批量停止容器
docker ps -a | awk 'NR>=2{print $1}'| xargs docker stop

docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker rm "$1}' | bash				#批量删除所有容器
docker ps -a | awk 'NR>=2{print $1}'| xargs docker rm

docker images | awk 'NR>=2{print "docker rmi "$3}' | bash			#批量删除镜像
docker images | grep none | awk '{print $3}' | xargs docker rmi		#删除none镜像

docker rm $(docker ps -a -q)		#批量清理后台停止的容器