Docker——数据管理与网络通信

一、Docker 的数据管理
- - 1．数据卷
  - 2．数据卷容器
二、端口映射
三、容器互联（使用centos镜像）
四、Docker 镜像的创建
- - 1．基于现有镜像创建
  - - - 1.1 首先启动一个镜像，在容器里做修改
      - 1.2 然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的 ID 号创建新镜像
  - 2．基于本地模板创建
  - 3．基于Dockerfile 创建
  - - - 3.1 联合文件系统（UnionFS）
      - 3.2 镜像加载原理
      - 3.3 容器中操作系统容量小的原因？
      - 3.4 Dockerfile
      - 3.5 Docker 镜像结构的分层
  - 4.Dockerfile 操作常用的指令
  - - - 4.1 ADD 和 COPY 的区别
      - 4.2 CMD 和 ENTRYPOINT 的区别
      - 4.3 容器启动时运行的命令优先级
五、Dockerfile 案例
- - 1.建立工作目录
  - 2.镜像操作指令安装apache软件
  - 3.准备执行脚本
  - 4.准备网站页面
  - 5.测试
  - 6.如果有网络报错提示

一、Docker 的数据管理

管理 Docker 容器中数据主要有两种方式：数据卷（Data Volumes）和数据卷容器（DataVolumes Containers）。

1．数据卷

数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于 Linux 下对目录进行的 mount 操作。

docker pull centos:7

#宿主机目录/var/www 挂载到容器中的/data1。
注意：宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。
docker run -v /var/www:/data1 --name web2 -it centos:7 /bin/bash			#-v 选项可以在容器内创建数据卷
ls
echo "this is web1" > /data1/abc.txt
exit

#返回宿主机进行查看
cat  /var/www/abc.txt

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2．数据卷容器

如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用。


#创建一个容器作为数据卷容器
docker run --name web3 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash
echo "this is web3" > /data1/abc.txt
echo "THIS IS WEB3" > /data2/ABC.txt

#使用 --volumes-from 来挂载 web2 容器中的数据卷到新的容器
docker run -it --volumes-from web3 --name web4 centos:7 /bin/bash
cat /data1/abc.txt
cat /data2/ABC.txt

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二、端口映射

在启动容器的时候，如果不指定对应的端口，在容器外是无法通过网络来访问容器内的服务。端口映射机制将容器内的服务提供给外部网络访问，实质上就是将宿主机的端口映射到容器中，使得外部网络访问宿主机的端口便可访问容器内的服务。

docker run -d -it --name test1 -P centos:7					#随机映射端口（从32768开始）

docker run -d -it --name test2 -p 43000:80 centos:7		#指定映射端口

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                   NAMES
9d3c04f57a68   nginx     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago    Up 3 seconds    0.0.0.0:43000->80/tcp   test2
b04895f870e5   nginx     "/docker-entrypoint.…"   17 seconds ago   Up 15 seconds   0.0.0.0:49170->80/tcp   test1

浏览器访问：http://192.168.30.60:43000	、http://192.168.30.60:49170

三、容器互联（使用centos镜像）

容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。
#创建并运行源容器取名web1

docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash	
	
#创建并运行接收容器取名web2，使用--link选项指定连接容器以实现容器互联
docker run -itd -P --name web2 --link web1:web1 centos:7 /bin/bash			#--link 容器名:连接的别名

#进web2 容器， ping web1
docker exec -it web2 bash
ping web1

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四、Docker 镜像的创建

创建镜像有三种方法，分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于Dockerfile创建。

1．基于现有镜像创建

1.1 首先启动一个镜像，在容器里做修改

docker create -it centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED              STATUS              PORTS                                     NAMES
a35603b694e6   centos:7   "/bin/bash"   5 seconds ago        Created                                                       determined_wright

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1.2 然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的 ID 号创建新镜像

docker commit -m "new" -a "centos" 000550eb36da centos:test
#常用选项：
-m 说明信息；
-a 作者信息；
-p 生成过程中停止容器的运行。

docker images

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2．基于本地模板创建

通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从 OPENVZ 开源项目下载，下载地址为http://openvz.org/Download/template/precreated

wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz

#导入为镜像
cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test

3．基于Dockerfile 创建

3.1 联合文件系统（UnionFS）

UnionFS(联合文件系统）：Union文件系统(UnionFS)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。AUFS、OverlayFS 及 Devicemapper 都是一种 UnionFS。

Union文件系统是Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。

特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录。

我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。

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3.2 镜像加载原理

Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统就是UnionFS。

bootfs主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引导加载kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统。

在Docker镜像的最底层是bootfs，这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。

rootfs，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu,Centos等等。

我们可以理解成一开始内核里什么都没有，操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加了一层基础镜像；再安装一个emacs，会在基础镜像上叠加一层image；接着再安装一个apache，又会在images上面再叠加一层image。最后它们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。
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3.3 容器中操作系统容量小的原因？

因为对于精简的OS，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供rootfs就可以了。由此可见对于不同的linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，因此不同的发行版可以公用bootfs。

3.4 Dockerfile

Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本，用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。

Dockerfile是一个文本文件，其内包含了一条条的指令(Instruction)，每一条指令构建一层，因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成 image 即可，省去了敲命令的麻烦。

除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应 Linux 中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。

Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。

3.5 Docker 镜像结构的分层

镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。

Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层；
镜像层将被缓存和复用；
当Dockerfile 的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效；
某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；
镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在 Docker 容器中不可见了。

4.Dockerfile 操作常用的指令

Dockerﬁle常见命令

命令	作用
FROM	指定基础镜像，dockerfile构建镜像的第一个指令
MAINTAINER	指定镜像维护人信息（可选）
RUN	指定Linux命令，建议多条命令可用 && 或 ; 串起来使用
ENV	设置镜像的环境变量
EXPOSE	暴露容器端口
VOLUME	指定容器的匿名数据卷
ADD/COPY	复制本地文件/目录到镜像中
USER	指定容器的运行用户
WORKDIR	指定容器的工作目录
CMD/ENTRYPOINT	指定容器启动时执行的命令
ARG	指定构建镜像时传入的参数变量 docker build --build-arg 变量=值

4.1 ADD 和 COPY 的区别

COPY 只能复制本地文件/目录到镜像中
ADD 不光可以复制本地文件/目录到镜像中，还可以通过URL下载文件复制到镜像中，还能将本地的tar压缩包解压后复制到镜像中（URL下载和tar包解压不能一起使用）

4.2 CMD 和 ENTRYPOINT 的区别

ENTRYPOINT指定的容器启动命令优先级更高，如果CMD和ENTRYPOINT同时存在，那么CMD指定的内容将作为ENTRYPOINT指定的命令的选项或参数使用

4.3 容器启动时运行的命令优先级

docker run --entrypoint=命令 > 镜像里的 ENTRYPOINT [“命令”] > docker run … 镜像命令 > 镜像里的 CMD [“命令”]

五、Dockerfile 案例

1.建立工作目录

mkdir  /opt/apache
cd  /opt/apache

vim Dockerfile
基于的基础镜像
FROM centos:7
维护镜像的用户信息
MAINTAINER this is apache image <fxk 20230723>

2.镜像操作指令安装apache软件

RUN yum -y update
RUN yum -y install httpd
#开启 80 端口
EXPOSE 80
#复制网站首页文件
ADD index.html /var/www/html/index.html
//方法一：
#将执行脚本复制到镜像中
ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh
#启动容器时执行脚本
CMD ["/run.sh"]
//方法二：
ENTRYPOINT [ "/usr/sbin/apachectl" ]
CMD ["-D", "FOREGROUND"]

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3.准备执行脚本

vim run.sh
#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/*							#清理httpd的缓存
/usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND			#指定为前台运行
#因为Docker容器仅在它的1号进程（PID为1）运行时，会保持运行。如果1号进程退出了，Docker容器也就退出了。

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4.准备网站页面

echo "this is test web" > index.html

//生成镜像
docker build -t httpd:centos .   		#注意别忘了末尾有"."

//新镜像运行容器
docker run -d -p 1314:80 httpd:centos

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5.测试

http://192.168.30.60:1213/

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6.如果有网络报错提示

[Warning] IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.

解决方法：
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -p
systemctl restart network
systemctl restart docker