Docker入门教程

1.初识docker

1.1.什么是docker

docker具备下列优势：

• 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个可移植镜像，可以迁移到任意linux操作系统

• 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰

• 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

 docker如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

• docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像

• docker应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

• docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的linux内核，因此可以在任意linux操作系统上运行

1.2.docker和虚拟机的区别

虚拟机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，

小结：

docker和虚拟机的差异：

docker	虚拟机
系统进程	操作系统中的操作系统
体积小、启动速度快、性能好	体积大、启动速度慢、性能一般

1.3.docker架构

1.3.1.镜像和容器

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

容器（container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，docker会给容器进程做隔离，对外不可见 , 一个镜像可以运行多个容器

1.3.2.dockerhub

• dockerhub：一个官方的docker镜像的托管平台。这样的平台称为docker registry。

• 国内的docker镜像托管平台: 比如 网易云镜像服务(登录)、阿里云镜像库等。

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：

1.3.3.docker架构

docker是一个cs架构的程序，由服务端和客户端组成：

• 服务端(server)：是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。

如图：

1.3.4.小结

镜像：

• 将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

容器：

• 镜像运行起来就是容器，一个镜像可以运行多个容器

docker结构：

• 服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器

• 客户端：发送命令或者请求到docker服务端

dockerhub：

• 一个镜像托管的服务器，类似的还有阿里云镜像服务，统称为docker registry

1.4.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。

2.docker的基本操作

2.1.镜像常用操作

2.1.1.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：

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。

2.1.2.镜像常见命令

常见的镜像操作命令如图：

2.2.容器常用操作

2.2.1.容器相关命令

容器操作的命令如图：

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

• 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 rm：删除一个容器

2.2.4.小结

docker run命令的常见参数有哪些？

• --name：指定容器名称

• -p：指定端口映射

• -d：让容器后台运行

查看容器日志的命令：

• docker logs

• 添加 -f 参数可以持续查看日志

查看容器状态：

• docker ps

• docker ps -a 查看所有容器，包括已经停止的

2.3.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。

2.3.1.什么是数据卷

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

2.3.2.数据集操作命令

数据卷操作的基本语法如下：

docker volume command

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：

• create 创建一个volume

• inspect 显示一个或多个volume的信息

• ls 列出所有的volume

• prune 删除未使用的volume

• rm 删除一个或多个指定的volume

2.3.3.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

② 查看所有数据

docker volume ls

结果：

③ 查看数据卷详细信息卷

docker volume inspect html

结果：

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。

小结：

数据卷的作用：

• 将容器与数据分离，解耦合，方便操作容器内数据，保证数据安全

数据卷操作：

• docker volume create：创建数据卷

• docker volume ls：查看所有数据卷

• docker volume inspect：查看数据卷详细信息，包括关联的宿主机目录位置

• docker volume rm：删除指定数据卷

• docker volume prune：删除所有未使用的数据卷

2.3.4.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：

docker run \
  --name mn \
  -v html:/root/html \
  -p 8080:80
  nginx \

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

2.3.7.小结

docker run的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中：

• -v volume名称:容器内目录

• -v 宿主机文件:容器内文件

• -v 宿主机目录:容器内目录

数据卷挂载与目录直接挂载的

• 数据卷挂载耦合度低，由docker来管理目录，但是目录较深，不好找

• 目录挂载耦合度高，需要我们自己管理目录，不过目录容易寻找查看

3.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。

3.1.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：

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。

3.2.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： dockerfile reference | docker docs

3.3.构建java项目

3.3.1.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：拷贝课前资料中的docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录

• 步骤3：拷贝课前资料中的jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录

• 步骤4：拷贝课前资料提供的dockerfile到docker-demo这个目录

  其中的内容如下：

  # 指定基础镜像
  from ubuntu:16.04
  # 配置环境变量，jdk的安装目录
  env java_dir=/usr/local
  
  # 拷贝jdk和java项目的包
  copy ./jdk8.tar.gz $java_dir/
  copy ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
  
  # 安装jdk
  run cd $java_dir \
   && tar -xf ./jdk8.tar.gz \
   && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8
  
  # 配置环境变量
  env java_home=$java_dir/java8
  env path=$path:$java_home/bin
  
  # 暴露端口
  expose 8090
  # 入口，java项目的启动命令
  entrypoint java -jar /tmp/app.jar
  

• 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：

  docker build -t javaweb:1.0 .  (-t全程叫做tag, javaweb是名字, 1.0是版本, .表示dockerfile所在目录)
  

最后访问 http://192.168.150.101:8090/hello/count，其中的ip改成你的虚拟机ip

3.3.2.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 新建一个空的目录，然后在目录中新建一个文件，命名为dockerfile

• ② 拷贝课前资料提供的docker-demo.jar到这个目录中

• ③ 编写dockerfile文件：

  • a ）基于java:8-alpine作为基础镜像

  • b ）将app.jar拷贝到镜像中

  • c ）暴露端口

  • d ）编写入口entrypoint

    内容如下：

    from java:8-alpine
    copy ./app.jar /tmp/app.jar
    expose 8090
    entrypoint java -jar /tmp/app.jar
    

• ④ 使用docker build命令构建镜像

• ⑤ 使用docker run创建容器并运行

3.4.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

2. dockerfile的第一行必须是from，从一个基础镜像来构建

3. 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

4.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！

4.1.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：

version: "3.8"
 services:
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
     mysql_root_password: 123 
    volumes:
     - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql"
     - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf"
  web:
    build: .
    ports:
     - "8090:8090"

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：overview | docker docs

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。

4.2.安装dockercompose

参考课前资料

4.3.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 查看课前资料提供的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

4.3.1.compose文件

查看课前资料提供的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：

version: "3.2"

services:
  nacos:
    image: nacos/nacos-server
    environment:
      mode: standalone
    ports:
      - "8848:8848"
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
      mysql_root_password: 123
    volumes:
      - "$pwd/mysql/data:/var/lib/mysql"
      - "$pwd/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d/"
  userservice:
    build: ./user-service
  orderservice:
    build: ./order-service
  gateway:
    build: ./gateway
    ports:
      - "10010:10010"

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: 123：设置数据库root账户的密码为123

  • 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

查看mysql目录，可以看到其中已经准备好了cloud_order、cloud_user表：

查看微服务目录，可以看到都包含dockerfile文件：

内容如下：

from java:8-alpine
copy ./app.jar /tmp/app.jar
entrypoint java -jar /tmp/app.jar

4.3.2.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：

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://mysql:3306/cloud_order?usessl=false
    username: root
    password: 123
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.driver
  application:
    name: orderservice
  cloud:
    nacos:
      server-addr: nacos:8848 # nacos服务地址

4.3.3.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：

<build>
  <!-- 服务打包的最终名称 -->
  <finalname>app</finalname>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupid>org.springframework.boot</groupid>
      <artifactid>spring-boot-maven-plugin</artifactid>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

打包后：

4.3.4.拷贝jar包到部署目录

编译打包好的app.jar文件，需要放到dockerfile的同级目录中。注意：每个微服务的app.jar放到与服务名称对应的目录，别搞错了。

user-service：

order-service：

gateway：

4.3.5.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，理由dockercompose部署。

上传到任意目录：

部署：

进入cloud-demo目录，然后运行下面的命令：

docker-compose up -d

5.docker镜像仓库

5.1.搭建私有镜像仓库

参考课前资料《centos7安装docker.md》

5.2.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：192.168.150.101:8080/

docker tag nginx:latest 192.168.150.101:8080/nginx:1.0 

② 推送镜像

docker push 192.168.150.101:8080/nginx:1.0 

③ 拉取镜像

docker pull 192.168.150.101:8080/nginx:1.0