Docker入门指南：从零开始轻松掌握容器化技术【超级详细版】

文章目录

  • 什么是Docker？
    • 平时应用部署的环境问题
    • Docker解决依赖兼容问题
    • Docker可以解决操作系统环境差异
  • Docker和虚拟机的区别
  • Docker架构
    • 镜像
    • 容器
    • 仓库
    • Docker的安装
  • Docker基本操作
    • 镜像操作
    • 容器操作
    • 数据卷（容器数据管理）
      • 1. 什么是数据卷
      • 2.数据集操作命令
      • 3.创建和查看数据卷
      • 4.挂载数据卷
      • 5.案例-给nginx挂载数据卷
      • 6.案例-给MySQL挂载本地目录
      • 7.小结
  • Dockerfile自定义镜像
    • 1.镜像结构
    • 2.Dockerfile语法
    • 3.构建Java项目
      • 基于Ubuntu构建Java项目
      • 基于java8构建Java项目
    • 4.小结
  • Docker-Compose
    • 1.初识DockerCompose
    • 2.安装DockerCompose
    • 3.部署微服务集群
      • 4.3.1.compose文件
      • 4.3.2.修改微服务配置
      • 4.3.3.打包
      • 4.3.4.拷贝jar包到部署目录
      • 4.3.5.部署
  • Docker镜像仓库
    • 1.搭建私有镜像仓库
    • 2.推送、拉取镜像

什么是Docker？

Docker时世界领先的软件容器平台，能够自动执行重复性任务，例如搭建和配置开发环境，从而解放了开发人员，用户可以方便的使用和创建容器，把自己的应用放入容器，也可以从官方容器中拉取需要的应用，容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通代码一样。

平时应用部署的环境问题

在这里插入图片描述

在平时进行应用部署的时候，通常会碰见很多复杂的问题，大型项目组件较多，运行环境相对复杂部署项目时会发现依赖关系复杂，容易创先兼容性问题，并且开发、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、Nginx、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。

Docker解决依赖兼容问题

在这里插入图片描述

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
  • 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

Docker可以解决操作系统环境差异

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以ubuntu为例，在平时的操作系统中，应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

系统函数库对内核指令集进行封装，会调用内核指令，内核指令操作计算机硬件

在这里插入图片描述

  • 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
  • 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

Docker和虚拟机的区别

在这里插入图片描述

虚拟机实在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统。

Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统

在这里插入图片描述

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

容器是一个应用层抽象，用于将代码和依赖资源打包在一起。 多个容器可以在同一台机器上运行，共享操作系统内核，但各自作为独立的进程在用户空间中运行 。与虚拟机相比， 容器占用的空间较少（容器镜像大小通常只有几十兆），瞬间就能完成启动 （docker直接在操作系统内核上启动）。

虚拟机 (VM) 是一个物理硬件层抽象，用于将一台服务器变成多台服务器。 管理程序允许多个 VM 在一台机器上运行。每个 VM 都包含一整套操作系统、一个或多个应用、必要的二进制文件和库资源，因此 占用大量空间 。而且 VM 启动也十分缓慢 。

Docker架构

Docker生命周期中有三个基本概念：镜像，容器，仓库

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。

镜像

Docker将应用程序所需要的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像镜像就是硬盘中的文件。

容器

在这里插入图片描述

镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，但是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见，容器运行中有独立的运行空间，防止容器去修改镜像。我们可以基于镜像去创建容器，容器在运行过程中不能往镜像中去写东西，容器可以从镜像里面读数据。

仓库

DockerHub是官方的Docker镜像托管平台，称为Docker Registry，链接为：https://hub.docker.com/

如果我们要使用Docker来操作镜像、容器，就要安装Docker。

Docker的安装

Docker在CentOS8中的安装

Docker基本操作

镜像操作

1. 镜像名称

在这里插入图片描述

镜像的名称一般由两部分组成： [repository]:[tag]

一般情况下，在没有指定tag时，模式时最新版本的镜像

2. 镜像命令

在这里插入图片描述

想要在本地Docker上完成镜像的操作，首先是获取镜像，一般有两种，第一种是有一个Dockerfile的文件，使用docker build的命令将镜像获取过来，第二种是直接使用命令从镜像服务器拉取镜像docker pull，想要查看已经获取了哪些镜像可以使用docker images，也可以使用docker rmi删除镜像，使用docker save将镜像保存为压缩包，使用docker load加载压缩包。

3. 镜像操作

需求：从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看

1）首先去镜像仓库搜索nginx镜像，比如DockerHub:

在这里插入图片描述

2）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

在这里插入图片描述

3）通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

在这里插入图片描述

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

例如，查看save命令用法，可以输入命令：

docker save --help

结果：

在这里插入图片描述

命令格式：

docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]

2）使用docker save导出镜像到磁盘

运行命令：

docker save -o nginx.tar nginx:latest

结果如图：

在这里插入图片描述

3）使用docker load加载镜像

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

结果：

在这里插入图片描述

容器操作

容器的相关命令

在这里插入图片描述

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 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：

docker run --name mn -p 80:80 -d nginx

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mn
  • -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
  • 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：

在这里插入图片描述

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“传智教育欢迎您”

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 mn bash

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
  • mn ：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

2）进入nginx的HTML所在目录 /usr/share/nginx/html

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：

在这里插入图片描述

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：

cd /usr/share/nginx/html

查看目录下文件：

在这里插入图片描述

3）修改index.html的内容

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：

sed -i -e 's#Welcome to nginx#传教育欢迎您#g' -e 's#<head>#<head><meta charset="utf-8">#g' index.html

在浏览器访问自己的虚拟机地址，例如我的是：http://192.168.150.101，即可看到结果：

在这里插入图片描述

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

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。

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。

在这里插入图片描述

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.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：

  • 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

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：

在这里插入图片描述

③ 查看数据卷详细信息卷

docker volume inspect html

结果：

在这里插入图片描述

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。

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 8080:80nginx \

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

5.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

docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

② 进入html数据卷所在位置，并修改HTML内容

# 查看html数据卷的位置
docker volume inspect html
# 进入该目录
cd /var/lib/docker/volumes/html/_data
# 修改文件
vi index.html

6.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：

  • 带数据卷模式：宿主机目录 --> 数据卷 —> 容器内目录
  • 直接挂载模式：宿主机目录 —> 容器内目录

如图：

在这里插入图片描述

语法：

目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：

  • -v [宿主机目录]:[容器内目录]
  • -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）在将课前资料中的mysql.tar文件上传到虚拟机，通过load命令加载为镜像

2）创建目录/tmp/mysql/data

3）创建目录/tmp/mysql/conf，将课前资料提供的hmy.cnf文件上传到/tmp/mysql/conf

4）去DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：

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

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

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。

Dockerfile自定义镜像

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：
在这里插入图片描述

在一个镜像中一般都会有两层入口层和基础镜像层。入口层是镜像中应用启动的命令。基础镜像层是是包含基本的系统函数库、环境变量、文件系统。中间的其他层就是在基础镜像层的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。

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。

在这里插入图片描述

更新详细语法说明，请参考官网文档： https://docs.docker.com/engine/reference/builder

3.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

在这里插入图片描述

  • 步骤2：拷贝课前资料中的docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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 .

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

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

      docker build -t javaweb:2.0 .

  • ④ 使用docker build命令构建镜像

  • ⑤ 使用docker run创建容器并运行

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

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！

在这里插入图片描述

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:5.7.25environment: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：
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。

2.安装DockerCompose

Docker在CentOS中的安装

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：

在这里插入图片描述

内容如下：

version: "3.2"services:nacos:image: nacos/nacos-serverenvironment:MODE: standaloneports:- "8848:8848"mysql:image: mysql:5.7.25environment:MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123volumes:- "$PWD/mysql/data:/var/lib/mysql"- "$PWD/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d/"userservice:build: ./user-serviceorderservice:build: ./order-servicegateway:build: ./gatewayports:- "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：

在这里插入图片描述

查看微服务目录，可以看到都包含Dockerfile文件：

在这里插入图片描述

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=falseusername: rootpassword: 123driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driverapplication:name: orderservicecloud: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：

在这里插入图片描述

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：

在这里插入图片描述

order-service：

在这里插入图片描述

gateway：

在这里插入图片描述

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：

在这里插入图片描述

部署：

进入cloud-demo目录，然后运行下面的命令：

docker-compose up -d

Docker镜像仓库

1.搭建私有镜像仓库

参考课前资料《CentOS7安装Docker.md》

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

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