Docker

大家好我是苏麟今天说一说Docker.

初识Docker

官方网站 : Docker: Accelerated Container Application Development

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。

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
• 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。

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:

结构包括：

• 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
• 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。
• 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

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）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：

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：

Docker如何解决不同系统环境的问题？

• 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

 如图：

 小结

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

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，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和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作 系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

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：

对比来看：

小结：

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：

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，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，跟多个妹子聊天。

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。
• 国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、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：

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。

如图：

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DockerRegistry

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。参考文档：

Centos7安装Docker.pdf (gitee.com)

安装 : 安装Docker(Linux:CentOS)-CSDN博客

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:

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:

案例 : Docker简单案例-CSDN博客

容器操作

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，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 : Docker简单案例-CSDN博客

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。

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

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

查看 : Docker镜像容器简单案例-CSDN博客

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

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

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：

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。

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 .

上传资料

 查看镜像

 构建镜像

 访问

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：

1. 基于java:8-alpine作为基础镜像
2. 将app.jar拷贝到镜像中
3. 暴露端口
4. 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

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！

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：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 : 安装Docker(Linux:CentOS)-CSDN博客

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

compose文件

查看提供的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:latest
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: root
    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

1. image: nacos/nacos-server ： 基于nacos/nacos-server镜像构建
2. 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

1. image: mysql:5.7.25 ：镜像版本是mysql:5.7.25
2. 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

 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：

    
    
        
        app
        
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-maven-plugin
            
        
    

打包后：

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：

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

Docker镜像仓库

搭建私有镜像仓库 : 

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 ip地址: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

打包镜像

推送镜像 

 加载不出镜像

 在docker-compose.yml中加上       - CATALOG_ELEMENTS_LIMIT="1000"

version: '3.0'
services:
  registry:
   image: registry
   volumes:
     - ./registry-data:/var/lib/registry
  ui:
    image: joxit/docker-registry-ui:static
    ports:
      - 8080:80
    environment:
      - REGISTRY_TITLE=苏麟私有仓库
      - REGISTRY_URL=http://registry:5000
      - CATALOG_ELEMENTS_LIMIT="1000"
    depends_on:
      - registry

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这期就到这里下期见!