Docker初识

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

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

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

特性	Docker	虚拟机
性能	接近原生	性能较差
硬盘占用	一般为MB	一般为GB
启动	秒级	分钟级

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。

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。

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

镜像命令

常见的镜像操作命令如图

docker pull nginx	# 拉取镜像
docker images		# 查看拉取的镜像

# docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]
docker save -o nginx.tar nginx:latest	# 保存镜像
docker rmi nginx:latest					# 删除镜像
docker load -i nginx.tar				# 加载镜像

容器操作

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

容器相关命令

docker run：创建并运行一个容器，处于运行状态
```
docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx
```
- 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
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
docker exec:进入容器
```
docker exec -it mn bash
```
- 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
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

docker run命令的常见参数

--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。

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

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

创建数据卷

docker volume create html

查看所有数据

docker volume ls

查看数据卷详细信息卷

docker volume inspect html

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。

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

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

docker安装MySQL5.7：

# --privileged=true参数，让容器拥有真正的root权限
docker run --privileged=true --name mysql5.7 -p 3307:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 -d \
-v /mydata/mysql/data:/var/lib/mysql \
-v /mydata/mysql/conf:/etc/mysql \
-v /mydata/mysql/log:/var/log/mysql \
mysql:5.7

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
-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

Docker的一些常见命令

docker --version：
- 显示 Docker 版本信息。
- 例如：
```
docker --version
```
docker pull <镜像名称>:<标签>：
- 从 Docker 镜像仓库下载指定的镜像。
- 例如：
```
docker pull ubuntu:20.04
```
docker images：
- 列出本地已下载的 Docker 镜像。
- 例如：
```
docker images
```
docker run <选项> <镜像名称>：
- 运行一个 Docker 容器。
- 常见选项：
  - -d：以后台模式运行容器。
  - -it：以交互模式运行容器（通常用于终端交互）。
  - --name：指定容器的名称。
  - -p：映射容器端口到主机端口。
- 例如：
```
docker run -d --name my-container nginx
```
docker ps：
- 列出正在运行的容器。
- 常见选项：
  - -a：显示所有容器，包括已停止的。
- 例如：
```
docker ps -a
```
docker stop <容器名称或ID>：
- 停止一个运行中的容器。
- 例如：
```
docker stop my-container
```
docker start <容器名称或ID>：
- 启动一个已停止的容器。
- 例如：
```
docker start my-container
```
docker restart <容器名称或ID>：
- 重启一个容器。
- 例如：
```
docker restart my-container
```
docker exec -it <容器名称或ID> <命令>：
- 在运行的容器中执行命令（进入容器的终端交互模式）。
- 例如：
```
docker exec -it my-container bash
```
docker rm <容器名称或ID>：
- 删除一个已停止的容器。
- 例如：
```
docker rm my-container
```
docker rmi <镜像名称>:<标签>：
- 删除一个本地镜像。
- 例如：
```
docker rmi ubuntu:20.04
```
docker logs <容器名称或ID>：
- 查看容器的日志输出。
- 例如：
```
docker logs my-container
```
docker network ls：
- 列出 Docker 网络。
- 例如：
```
docker network ls
```
docker volume ls：
- 列出 Docker 卷（用于数据持久化）。
- 例如：
```
docker volume ls
```