Docker入門終極指南
作者:jartto
來源:jartto.wang/2020/07/04/learn-docker/
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時代,應用變得越來越強大,與此同時也越來越複雜。集羣部署、隔離環境、灰度發佈以及動態擴容缺一不可,而容器化則成爲中間的必要橋樑。
本節我們就來探索一下 Docker
的神祕世界,從零到一掌握 Docker
的基本原理與實踐操作。別再守着前端那一畝三分地,是時候該開疆擴土了。
我們將會圍繞下面幾點展開:
-
講個故事
-
虛擬機與容器
-
認識
Docker
-
核心概念
-
安裝
Docker
-
快速開始
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常規操作
-
最佳實踐
一、講個故事
爲了更好的理解 Docker
是什麼,我們先來講個故事:
我需要蓋一個房子,於是我搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。一頓操作,終於把這個房子蓋好了。
結果,住了一段時間,心血來潮想搬到海邊去。這時候按以往的辦法,我只能去海邊,再次搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。
煩惱之際,跑來一個魔法師教會我一種魔法。這種魔法可以把我蓋好的房子複製一份,做成「鏡像」,放在我的揹包裏。
img
黑魔法
等我到了海邊,就用這個「鏡像」,複製一套房子,拎包入住。
是不是很神奇?對應到我們的項目中來,房子就是項目本身,鏡像就是項目的複製,揹包就是鏡像倉庫。如果要動態擴容,從倉庫中取出項目鏡像,隨便複製就可以了。Build once,Run anywhere!
不用再關注版本、兼容、部署等問題,徹底解決了「上線即崩,無休止構建」的尷尬。
二、虛擬機與容器
開始之前,我們來做一些基礎知識的儲備:
- 虛擬機:虛擬化硬件
虛擬機 Virtual Machine
指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。在實體計算機中能夠完成的工作在虛擬機中都能夠實現。
在計算機中創建虛擬機時,需要將實體機的部分硬盤和內存容量作爲虛擬機的硬盤和內存容量。每個虛擬機都有獨立的 CMOS
、硬盤和操作系統,可以像使用實體機一樣對虛擬機進行操作。在容器技術之前,業界的網紅是虛擬機。
虛擬機技術的代表,是 VMWare
和 OpenStack
。
- 容器:將操作系統層虛擬化,是一個標準的軟件單元
-
隨處運行:容器可以將代碼與配置文件和相關依賴庫進行打包,從而確保在任何環境下的運行都是一致的。
-
高資源利用率:容器提供進程級的隔離,因此可以更加精細地設置
CPU
和內存的使用率,進而更好地利用服務器的計算資源。 -
快速擴展:每個容器都可作爲單獨的進程予以運行,並且可以共享底層操作系統的系統資源,這樣一來可以加快容器的啓動和停止效率。
- 區別與聯繫
-
虛擬機雖然可以隔離出很多「子電腦」,但佔用空間更大,啓動更慢。虛擬機軟件可能還要花錢,例如
VMWare
; -
容器技術不需要虛擬出整個操作系統,只需要虛擬一個小規模的環境,類似「沙箱」;
-
運行空間,虛擬機一般要幾
GB
到 幾十GB
的空間,而容器只需要MB
級甚至KB
級;
我們來看一下對比數據:
與虛擬機相比,容器更輕量且速度更快,因爲它利用了 Linux
底層操作系統在隔離的環境中運行。虛擬機的 Hypervisor
創建了一個非常牢固的邊界,以防止應用程序突破它,而容器的邊界不那麼強大。
物理機部署不能充分利用資源,造成資源浪費。虛擬機方式部署,虛擬機本身會佔用大量資源,導致資源浪費,另外虛擬機性能也很差。而容器化部署比較靈活,且輕量級,性能較好。
虛擬機屬於虛擬化技術,而 Docker 這樣的容器技術,屬於輕量級的虛擬化。
三、認識 Docker
img
Docker
1. 概念
Docker
是一個開源的應用容器引擎,讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到一個可移植的容器中,然後發佈到任何流行的 Linux
機器上,也可以實現虛擬化。容器是完全使用沙箱機制,相互之間不會有任何接口。
Docker
技術的三大核心概念,分別是:鏡像 Image
、容器 Container
、倉庫Repository
。
2.Docker
輕量級的原因?
相信你也會有這樣的疑惑:爲什麼 Docker
啓動快?如何做到和宿主機共享內核?
當我們請求 Docker
運行容器時,Docker
會在計算機上設置一個資源隔離的環境。然後將打包的應用程序和關聯的文件複製到 Namespace
內的文件系統中,此時環境的配置就完成了。之後 Docker
會執行我們預先指定的命令,運行應用程序。
鏡像不包含任何動態數據,其內容在構建之後也不會被改變。
四、核心概念
1.Build, Ship and Run
(搭建、運輸、運行);
2.Build once, Run anywhere
(一次搭建,處處運行);
3.Docker
本身並不是容器,它是創建容器的工具,是應用容器引擎;
4.Docker
三大核心概念,分別是:鏡像 Image
,容器 Container
、倉庫 Repository
;
5.Docker
技術使用 Linux
內核和內核功能(例如 Cgroups
和 namespaces
)來分隔進程,以便各進程相互獨立運行。
-
由於
Namespace
和Cgroups
功能僅在Linux
上可用,因此容器無法在其他操作系統上運行。那麼Docker
如何在macOS
或Windows
上運行?Docker
實際上使用了一個技巧,並在非Linux
操作系統上安裝Linux
虛擬機,然後在虛擬機內運行容器。 -
鏡像是一個可執行包,其包含運行應用程序所需的代碼、運行時、庫、環境變量和配置文件,容器是鏡像的運行時實例。
五、安裝 Docker
1. 命令行安裝
Homebrew
的 Cask
已經支持 Docker for Mac
,因此可以很方便的使用 Homebrew Cask
來進行安裝,執行如下命令:
brew cask install docker
更多安裝方式,請查看官方文檔:
https://www.docker.com/get-started
2. 查看版本
docker -v
3. 配置鏡像加速
設置 Docker Engine 寫入配置:
{
"registry-mirrors": [
"http://hub-mirror.c.163.com/",
"https://registry.docker-cn.com"
],
"insecure-registries":[],
"experimental": false,
"debug": true
}
4. 安裝桌面端
img
Docker 桌面端
桌面端操作非常簡單,先去官網下載。通過 Docker
桌面端,我們可以方便的操作:
-
clone:克隆一個項目
-
build:打包鏡像
-
run:運行實例
-
share:共享鏡像
好了,準備工作就緒,下面可以大展身手了!
六、快速開始
安裝完 Docker
之後,我們先打個實際項目的鏡像,邊學邊用。
1. 首先需要大致瞭解一下我們將會用到的 11
個命令
- 新建項目
爲了快捷,我們直接使用Vue
腳手架構建項目:
vue create docker-demo
嘗試啓動一下:
yarn serve
訪問地址:http://localhost:8080/
。項目就緒,我們接着爲項目打包:
yarn build
這時候,項目目錄下的 Dist
就是我們要部署的靜態資源了,我們繼續下一步。
需要注意:前端項目一般分兩類,一類直接 Nginx
靜態部署,一類需要啓動 Node
服務。本節我們只考慮第一種。
- 新建
Dockerfile
cd docker-demo && touch Dockerfile
此時的項目目錄如下:
.
├── Dockerfile
├── README.md
├── babel.config.js
├── dist
├── node_modules
├── package.json
├── public
├── src
└── yarn.lock
可以看到我們已經在 docker-demo
目錄下成功創建了 Dockerfile
文件。
- 準備
Nginx
鏡像
運行你的 Docker
桌面端,就會默認啓動實例,我們在控制檯拉取 Nginx
鏡像:
docker pull nginx
控制檯會出現如下信息:
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/nginx
8559a31e96f4: Pull complete
8d69e59170f7: Pull complete
3f9f1ec1d262: Pull complete
d1f5ff4f210d: Pull complete
1e22bfa8652e: Pull complete
Digest: sha256:21f32f6c08406306d822a0e6e8b7dc81f53f336570e852e25fbe1e3e3d0d0133
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
docker.io/library/nginx:latest
如果你出現這樣的異常,請確認 Docker
實例是否正常運行。
Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?
鏡像準備 OK
,我們在根目錄創建 Nginx
配置文件:
touch default.conf
寫入:
server {
listen 80;
server_name localhost;
#charset koi8-r;
access_log /var/log/nginx/host.access.log main;
error_log /var/log/nginx/error.log error;
location / {
root /usr/share/nginx/html;
index index.html index.htm;
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root /usr/share/nginx/html;
}
}
- 配置鏡像
打開 Dockerfile
,寫入如下內容:
FROM nginx
COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
我們逐行解釋一下代碼:
-
FROM nginx
指定該鏡像是基於nginx:latest
鏡像而構建的; -
COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
命令的意思是將項目根目錄下dist
文件夾中的所有文件複製到鏡像中/usr/share/nginx/html/
目錄下; -
COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
將default.conf
複製到etc/nginx/conf.d/default.conf
,用本地的default.conf
配置來替換Nginx
鏡像裏的默認配置。
- 構建鏡像
Docker
通過build
命令來構建鏡像:
docker build -t jartto-docker-demo .
按照慣例,我們解釋一下上述代碼:
-
-t
參數給鏡像命名jartto-docker-demo
-
.
是基於當前目錄的Dockerfile
來構建鏡像
執行成功後,將會輸出:
Sending build context to Docker daemon 115.4MB
Step 1/3 : FROM nginx
---> 2622e6cca7eb
Step 2/3 : COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
---> Using cache
---> 82b31f98dce6
Step 3/3 : COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
---> 7df6efaf9592
Successfully built 7df6efaf9592
Successfully tagged jartto-docker-demo:latest
鏡像製作成功!我們來查看一下容器:
docker image ls | grep jartto-docker-demo
可以看到,我們打出了一個 133MB
的項目鏡像:
jartto-docker-demo latest 7df6efaf9592 About a minute ago 133MB
鏡像也有好壞之分,後續我們將介紹如何優化,這裏可以先暫時忽略。
- 運行容器
docker run -d -p 3000:80 --name docker-vue jartto-docker-demo
這裏解釋一下參數:
-
-d
設置容器在後臺運行 -
-p
表示端口映射,把本機的3000
端口映射到container
的80
端口(這樣外網就能通過本機的3000
端口訪問了 -
--name
設置容器名docker-vue
-
jartto-docker-demo
是我們上面構建的鏡像名字
補充一點:在控制檯,我們可以通過 docker ps
查看剛運行的 Container
的 ID
:
docker ps -a
控制檯會輸出:
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,那麼打開 Docker Dashboard
就可以看到容器列表了,如下圖:
- 訪問項目
因爲我們映射了本機 3000
端口,所以執行:
curl -v -i localhost:3000
或者打開瀏覽器,訪問:localhost:3000
- 發佈鏡像
如果你想爲社區貢獻力量,那麼需要將鏡像發佈,方便其他開發者使用。
發佈鏡像需要如下步驟:
-
登陸
[dockerhub](https://hub.docker.com)
,註冊賬號; -
命令行執行
docker login
,之後輸入我們的賬號密碼,進行登錄; -
推送鏡像之前,需要打一個
Tag
,執行docker tag <image> <username>/<repository>:<tag>
全流程結束,以後我們要使用,再也不需要「搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子」了,拎包入住。這也是 docker
獨特魅力所在。
七、常規操作
到這裏,恭喜你已經完成了 Docker
的入門項目!如果還想繼續深入,不妨接着往下看看。
1. 參數使用
FROM:
#指定基礎鏡像,所有構建的鏡像都必須有一個基礎鏡像,且 FROM 命令必須是 Dockerfile 的第一個命令
FROM <image> [AS <name>] 指定從一個鏡像構建起一個新的鏡像名字
FROM <image>[:<tag>] [AS <name>] 指定鏡像的版本 Tag
示例:FROM mysql:5.0 AS database
MAINTAINER:
#鏡像維護人的信息
MAINTAINER <name>
示例:MAINTAINER Jartto Jartto@qq.com
RUN:
#構建鏡像時要執行的命令
RUN <command>
示例:RUN [executable, param1, param2]
ADD:
#將本地的文件添加複製到容器中去,壓縮包會解壓,可以訪問網絡上的文件,會自動下載
ADD <src> <dest>
示例:ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目錄下
COPY:
#功能和 ADD 一樣,只是複製,不會解壓或者下載文件
CMD:
#啓動容器後執行的命令,和 RUN 不一樣,RUN 是在構建鏡像是要運行的命令
當使用 docker run 運行容器的時候,這個可以在命令行被覆蓋
示例:CMD [executable, param1, param2]
ENTRYPOINT:
#也是執行命令,和 CMD 一樣,只是這個命令不會被命令行覆蓋
ENTRYPOINT [executable, param1, param2]
示例:ENTRYPOINT [donnet, myapp.dll]
LABEL:
#爲鏡像添加元數據,key-value 形式
LABEL <key>=<value> <key>=<value> ...
示例:LABEL version=1.0 description=這是一個web應用
ENV:
#設置環境變量,有些容器運行時會需要某些環境變量
ENV <key> <value> 一次設置一個環境變量
ENV <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> 設置多個環境變量
示例:ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/
EXPOSE:
#暴露對外的端口(容器內部程序的端口,雖然會和宿主機的一樣,但是其實是兩個端口)
EXPOSE <port>
示例:EXPOSE 80
容器運行時,需要用 -p 映射外部端口才能訪問到容器內的端口
VOLUME:
#指定數據持久化的目錄,官方語言叫做掛載
VOLUME /var/log
#指定容器中需要被掛載的目錄,會把這個目錄映射到宿主機的一個隨機目錄上,實現數據的持久化和同步
VOLUME [/var/log,/var/test.....]
#指定容器中多個需要被掛載的目錄,會把這些目錄映射到宿主機的多個隨機目錄上,實現數據的持久化和同步
VOLUME /var/data var/log
#指定容器中的 var/log 目錄掛載到宿主機上的 /var/data 目錄,這種形式可以手動指定宿主機上的目錄
WORKDIR:
#設置工作目錄,設置之後 ,RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目錄都會同步變更
WORKDIR <path>
示例:WORKDIR /app/test
USER:
#指定運行命令時所使用的用戶,爲了安全和權限起見,根據要執行的命令選擇不同用戶
USER <user>:[<group>]
示例:USER test
ARG:
#設置構建鏡像是要傳遞的參數
ARG <name>[=<value>]
ARG name=sss
更多操作,請移步官方使用文檔:
https://docs.docker.com/
八、最佳實踐
在掌握 Docker
常規操作之後,我們很容易就可以打出自己想要的項目鏡像。然而不同的操作打出的鏡像也是千差萬別。
究竟是什麼原因導致鏡像差異,我們不妨繼續探索。
以下是在應用 Docker
過程中整理的最佳實踐,請儘量遵循如下準則:
-
Require
明確:需要什麼鏡像 -
步驟精簡:變化較少的
Step
優先 -
版本明確:鏡像命名明確
-
說明文檔:整個鏡像打包步驟可以重現
九、總結
容器化技術必將是雲時代不可或缺的技能之一,而 Docker
只是滄海一粟。隨之而來的還有集羣容器管理 K8s
、Service Mesh
、Istio
等技術。打開 Docker
的大門,不斷抽絲剝繭,逐層深入,你將感受到容器化的無窮魅力。
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