WHAT - 容器化系列（二）- docker

一、前言

在 WHAT - 容器化系列（一） 我们简单介绍过 Docker 的产生过程以及它从根本上解决本地环境和 PaaS 环境不一致的问题。Docker大大简化了容器的创建、管理和分发，使得容器技术迅速普及，并引发了DevOps和微服务架构的革命。

因此Docker在容器化发展进程具备非常重要的意义，我们今天主要来介绍Docker。在Docker的生态系统中，理解Docker镜像和Docker容器及其关系是至关重要的。

二、Docker镜像：可运行软件包

Docker镜像是一种轻量级、独立的可执行软件包，它包含运行某个软件所需的所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。

镜像是只读的，并且通常基于层次结构，每一层代表镜像的某个历史状态。

特点：

• 只读性：镜像是不可变的，一旦创建就不能更改。
• 层次结构：镜像由多个层组成，每层都是前一层的增量更新，这样可以提高存储和传输效率。
• 可移植性和一致性：镜像可以在任何支持Docker的环境中运行，确保应用在不同环境下的一致性。

三、Docker容器：可执行环境

Docker容器是基于镜像创建的一个可运行的实例。它是一个轻量级、独立的可执行环境，包含应用程序及其依赖项，并且运行在一个隔离的进程空间中。

容器可以被启动、停止、移动和删除，每个容器都是独立的。

特点：

• 可写层：每个容器在镜像的基础上创建时，会增加一个可写层，允许容器在运行时进行更改。
• 隔离性：容器通过操作系统级虚拟化技术（如Namespaces和cgroups）实现资源的隔离和控制。
• 临时性：容器的生命周期是短暂的，通常用于运行应用程序的一个实例。

四、容器和镜像的关系

容器和镜像之间的关系可以比作面向对象编程中的类和对象：

• 镜像是类：它定义了容器的蓝图或模板，包含所有需要的文件和设置。
• 容器是对象：它是镜像的实例，实际运行中的实体。

容器镜像好比是一个编译好的、打包好的程序文件，容器就是用这个程序文件运行的程序进程。

五、创建镜像的过程

创建Docker镜像的过程主要包括编写Dockerfile和使用Docker命令构建镜像。

以下是详细步骤：

5.1 编写Dockerfile

Dockerfile 是一个文本文件，包含了构建镜像的所有指令。这些指令定义了镜像的基础镜像、安装的依赖、复制的文件、设置的环境变量以及启动容器时运行的命令等。

Dockerfile 示例

以下是一个简单的示例Dockerfile，用于创建一个包含Nginx服务器的镜像：

# 使用官方Nginx基础镜像
FROM nginx:alpine

# 维护者信息
LABEL maintainer="yourname@example.com"

# 复制本地目录下的文件到镜像中的指定目录
COPY ./index.html /usr/share/nginx/html/index.html

# 暴露端口
EXPOSE 80

# 启动Nginx服务
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

5.2 构建Docker镜像

编写完Dockerfile后，可以使用docker build命令构建镜像。

命令格式

docker build -t <镜像名>:<标签> <Dockerfile所在目录>

示例命令

# 构建镜像并命名为mynginx:latest
# docker build -t mynginx:v1.1 .
docker build -t mynginx:latest .

5.3 查看构建的镜像

构建完成后，可以使用docker images命令查看本地的镜像列表。

docker images

5.4 运行Docker容器

构建完镜像后，可以使用docker run命令基于该镜像创建并运行容器。

命令格式

docker run -d --name <容器名> -p <主机端口>:<容器端口> <镜像名>:<标签>

示例命令

# 运行基于mynginx:latest镜像的容器，映射端口80
docker run -d --name mynginx_container -p 80:80 mynginx:latest

5.5 验证容器运行状态

可以使用docker ps命令查看正在运行的容器列表。

docker ps

5.6 推送镜像到镜像仓库（可选）

如果需要将镜像分享给其他人或在不同环境中使用，可以将镜像推送到Docker Hub或其他私有镜像仓库。

1. 登录Docker Hub

docker login
docker login -u admin <DockerHub域名>
# 示例：docker login -u admin mycontainer myregistry.com

2. 标记镜像

docker tag mynginx:latest <DockerHub用户名>/mynginx:latest
# 示例：docker tag mynginx:latest mycontainer myregistry.com/myapp/mynginx:latest

3. 推送镜像

docker push <DockerHub用户名>/mynginx:latest
# 示例 docker push mycontainer myregistry.com/myapp/mynginx:latest

总结

创建Docker镜像的过程主要包括以下步骤：

1. 编写Dockerfile：定义镜像的构建步骤和内容。
2. 构建镜像：使用docker build命令构建镜像。
3. 查看镜像：使用docker images命令查看本地镜像列表。
4. 运行容器：使用docker run命令基于镜像创建并运行容器。
5. 验证容器：使用docker ps命令查看容器运行状态。
6. 推送镜像（可选）：将镜像推送到镜像仓库，以便共享和使用。

通过以上步骤，可以创建和管理Docker镜像，从而实现应用程序的容器化部署。

六、创建容器的过程

6.1 基本过程：选择镜像、启动容器、运行应用

1. 选择镜像：通过Docker命令选择一个已有的镜像或从Docker Hub等仓库中拉取一个镜像。
2. 启动容器：基于选定的镜像，Docker引擎创建一个容器实例，并在镜像的基础上添加一个可写层。
3. 运行应用：容器启动后，镜像中的应用程序在隔离的环境中运行。

6.2 示例

假设有一个名为myapp的Docker镜像，以下是基于这个镜像创建并运行容器的过程：

# 拉取镜像（如果镜像已存在，可以跳过这一步）
docker pull myapp

# 基于镜像创建并运行容器
docker run -d --name mycontainer myapp

# 查看正在运行的容器
docker ps

# 进入容器
docker exec -it mycontainer /bin/bash

# 停止容器
docker stop mycontainer

# 删除容器
docker rm mycontainer

七、docker run 命令

7.1 镜像来源

在前面我们提供过下面两个例子：

# 1. 本地build后run
docker build -t mynginx:latest .
docker run -d --name mynginx_container -p 80:80 mynginx:latest

# 2. 拉取远端镜像run
docker pull myapp
docker run -d --name mycontainer myapp

对于远端镜像，在Docker中，可以直接通过docker run命令指定远端镜像，而不需要先使用docker pull命令拉取镜像。Docker会在本地没有指定镜像的情况下自动从远端仓库（例如Docker Hub）拉取镜像，然后运行容器。

以下是如何直接指定远端镜像的示例：

# 直接指定远端镜像并运行容器
docker run -d --name mycontainer myapp

在这个命令中，如果myapp镜像不存在于本地，Docker会自动从Docker Hub拉取镜像并运行容器。

如果需要指定具体的镜像版本或标签，可以在镜像名后面加上标签（例如myapp:latest或myapp:v1.0）。

# 直接指定带标签的远端镜像并运行容器
docker run -d --name mycontainer myapp:latest

另外，如果镜像托管在私有仓库或组织名下，需要包括仓库地址或组织名：

# 指定私有仓库中的镜像并运行容器
docker run -d --name mycontainer myregistry.com/myapp:latest

# 指定组织名下的镜像并运行容器
docker run -d --name mycontainer myorg/myapp:latest

7.2 主要参数说明

docker run 是 Docker 中用于创建并运行容器的主要命令。这个命令有许多参数，可以用来配置容器的运行方式。以下是一些常用的 docker run 参数及其说明：

基本参数

1. -d 或 --detach

   • 作用：以后台模式运行容器。
   • 示例：docker run -d nginx

2. --name

   • 作用：为容器指定一个名称。
   • 示例：docker run --name mycontainer nginx

3. -p 或 --publish

   • 作用：将容器的端口映射到主机的端口。
   • 示例：docker run -p 8080:80 nginx

4. -e 或 --env

   • 作用：设置环境变量。
   • 示例：docker run -e MYVAR=myvalue nginx

5. -v 或 --volume

   • 作用：挂载主机目录或数据卷到容器。
   • 示例：docker run -v /host/path:/container/path nginx

6. --rm

   • 作用：容器停止后自动删除容器。
   • 示例：docker run --rm nginx

7. -it

   • 作用：以交互模式运行容器并绑定终端。
   • 示例：docker run -it ubuntu /bin/bash

网络相关参数

1. --network

   • 作用：指定容器的网络模式。
   • 示例：docker run --network bridge nginx

2. --link

   • 作用：连接到其他容器。
   • 示例：docker run --link another_container nginx

资源限制

1. --cpus

   • 作用：限制容器使用的CPU数量。
   • 示例：docker run --cpus="1.5" nginx

2. --memory

   • 作用：限制容器使用的内存。
   • 示例：docker run --memory="512m" nginx

其他参数

1. --restart

   • 作用：定义容器的重启策略。
   • 示例：docker run --restart=always nginx

2. --env-file

   • 作用：从文件中读取环境变量。
   • 示例：docker run --env-file ./env.list nginx

3. --entrypoint

   • 作用：覆盖镜像的默认入口点。
   • 示例：docker run --entrypoint /bin/bash ubuntu

4. -u 或 --user

   • 作用：以指定用户运行容器。
   • 示例：docker run -u 1001 nginx

5. --log-driver

   • 作用：指定容器的日志驱动。
   • 示例：docker run --log-driver=syslog nginx

完整示例

结合多个参数的完整示例：

docker run -d --name mynginx -p 8080:80 -v /mydata:/data --env MYVAR=myvalue --network mynetwork --restart=always nginx

• -d：以后台模式运行容器。
• --name mynginx：为容器指定名称为 mynginx。
• -p 8080:80：将主机的8080端口映射到容器的80端口。
• -v /mydata:/data：将主机目录 /mydata 挂载到容器的 /data 目录。
• --env MYVAR=myvalue：设置环境变量 MYVAR 为 myvalue。
• --network mynetwork：将容器连接到 mynetwork 网络。
• --restart=always：设置容器重启策略为总是重启。
• nginx：使用 nginx 镜像。

总结

docker run 命令提供了丰富的参数选项，允许用户精细控制容器的运行方式。通过组合不同的参数，可以满足各种应用场景的需求。

八、其他常见 docker 命令

以下是一些常见的Docker命令及其功能介绍：

1. 查看容器：

   docker ps
   

   这个命令列出当前正在运行的容器。

2. 启动或停止容器：

   docker start <容器ID或名称>
   docker stop <容器ID或名称>
   

   通过这些命令可以启动或停止指定的容器。

3. 删除容器：

   docker rm <容器ID或名称>
   

   这个命令用于删除指定的容器。

4. 在容器中执行命令：

   docker exec -it <容器ID或名称> <命令>
   

   这个命令允许你在正在运行的容器中执行特定的命令。

5. 分析容器的配置：

   docker inspect <容器ID或名称>
   

   这个命令会返回指定容器的详细配置信息，包括网络设置、挂载的卷、环境变量等。

6. 查看容器标准输出日志：

   docker logs <容器ID或名称>
   

   这个命令用于查看容器的标准输出日志，可以用来调试和监视容器的运行情况。

7. 查看镜像：

   docker images
   

   这个命令列出本地系统中的Docker镜像列表。

8. 删除镜像：

   docker rmi <镜像ID或名称>
   

   这个命令用于删除指定的Docker镜像。