Docker入门终极指南,别再说不会用Docker了!

系统 Linux
本节我们就来探索一下 Docker 的神秘世界,从零到一掌握 Docker 的基本原理与实践操作。别再守着前端那一亩三分地,是时候该开疆扩土了。

富 Web 时代,应用变得越来越强大,与此同时也越来越复杂。集群部署、隔离环境、灰度发布以及动态扩容缺一不可,而容器化则成为中间的必要桥梁。

本节我们就来探索一下 Docker 的神秘世界,从零到一掌握 Docker 的基本原理与实践操作。别再守着前端那一亩三分地,是时候该开疆扩土了。

我们将会围绕下面几点展开:

  1.  讲个故事
  2.  虚拟机与容器
  3.  认识 Docker
  4.  核心概念
  5.  安装 Docker
  6.  快速开始
  7.  常规操作
  8.  最佳实践

一、讲个故事

为了更好的理解 Docker 是什么,我们先来讲个故事:

我需要盖一个房子,于是我搬石头、砍木头、画图纸、盖房子。一顿操作,终于把这个房子盖好了。

结果,住了一段时间,心血来潮想搬到海边去。这时候按以往的办法,我只能去海边,再次搬石头、砍木头、画图纸、盖房子。

烦恼之际,跑来一个魔法师教会我一种魔法。这种魔法可以把我盖好的房子复制一份,做成「镜像」,放在我的背包里。

黑魔法

等我到了海边,就用这个「镜像」,复制一套房子,拎包入住。

是不是很神奇?对应到我们的项目中来,房子就是项目本身,镜像就是项目的复制,背包就是镜像仓库。如果要动态扩容,从仓库中取出项目镜像,随便复制就可以了。Build once,Run anywhere!

不用再关注版本、兼容、部署等问题,彻底解决了「上线即崩,无休止构建」的尴尬。

二、虚拟机与容器

开始之前,我们来做一些基础知识的储备:

1.虚拟机:虚拟化硬件

虚拟机 Virtual Machine 指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。在实体计算机中能够完成的工作在虚拟机中都能够实现。

在计算机中创建虚拟机时,需要将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存容量。每个虚拟机都有独立的 CMOS、硬盘和操作系统,可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。在容器技术之前,业界的网红是虚拟机。

虚拟机技术的代表,是 VMWare 和 OpenStack。更多请参看:

https://baike.baidu.com/item/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E6%9C%BA/104440?fr=aladdin

2.容器:将操作系统层虚拟化,是一个标准的软件单元

  •  随处运行:容器可以将代码与配置文件和相关依赖库进行打包,从而确保在任何环境下的运行都是一致的。
  •  高资源利用率:容器提供进程级的隔离,因此可以更加精细地设置 CPU 和内存的使用率,进而更好地利用服务器的计算资源。
  •  快速扩展:每个容器都可作为单独的进程予以运行,并且可以共享底层操作系统的系统资源,这样一来可以加快容器的启动和停止效率。

3.区别与联系

  •  虚拟机虽然可以隔离出很多「子电脑」,但占用空间更大,启动更慢。虚拟机软件可能还要花钱,例如VMWare;
  •  容器技术不需要虚拟出整个操作系统,只需要虚拟一个小规模的环境,类似「沙箱」;
  •  运行空间,虚拟机一般要几 GB 到 几十 GB 的空间,而容器只需要 MB 级甚至 KB 级;

我们来看一下对比数据:

与虚拟机相比,容器更轻量且速度更快,因为它利用了 Linux 底层操作系统在隔离的环境中运行。虚拟机的 Hypervisor 创建了一个非常牢固的边界,以防止应用程序突破它,而容器的边界不那么强大。

物理机部署不能充分利用资源,造成资源浪费。虚拟机方式部署,虚拟机本身会占用大量资源,导致资源浪费,另外虚拟机性能也很差。而容器化部署比较灵活,且轻量级,性能较好。

虚拟机属于虚拟化技术,而 Docker 这样的容器技术,属于轻量级的虚拟化。

三、认识 Docker

Docker

1.概念

Docker 是一个开源的应用容器引擎,让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的 Linux 机器上,也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。

Docker 技术的三大核心概念,分别是:镜像 Image、容器 Container、仓库 Repository。

2.Docker 轻量级的原因?

相信你也会有这样的疑惑:为什么 Docker 启动快?如何做到和宿主机共享内核?

当我们请求 Docker 运行容器时,Docker 会在计算机上设置一个资源隔离的环境。然后将打包的应用程序和关联的文件复制到 Namespace 内的文件系统中,此时环境的配置就完成了。之后 Docker 会执行我们预先指定的命令,运行应用程序。

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。

四、核心概念

1.Build, Ship and Run(搭建、运输、运行);

2.Build once, Run anywhere(一次搭建,处处运行);

3.Docker 本身并不是容器,它是创建容器的工具,是应用容器引擎;

4.Docker 三大核心概念,分别是:镜像 Image,容器 Container、仓库 Repository;

5.Docker 技术使用 Linux 内核和内核功能(例如 Cgroups 和 namespaces)来分隔进程,以便各进程相互独立运行。

6.由于 Namespace 和 Cgroups 功能仅在 Linux 上可用,因此容器无法在其他操作系统上运行。那么 Docker 如何在 macOS 或 Windows 上运行? Docker 实际上使用了一个技巧,并在非 Linux 操作系统上安装 Linux 虚拟机,然后在虚拟机内运行容器。

7.镜像是一个可执行包,其包含运行应用程序所需的代码、运行时、库、环境变量和配置文件,容器是镜像的运行时实例。

五、安装 Docker

1.命令行安装

Homebrew 的 Cask 已经支持 Docker for Mac,因此可以很方便的使用 Homebrew Cask 来进行安装,执行如下命令: 

  1. brew cask install docker 

更多安装方式,请查看官方文档:

https://www.docker.com/get-started

2.查看版本 

  1. docker -v   

3.配置镜像加速

设置 Docker Engine 写入配置: 

  1.  
  2.   "registry-mirrors": [  
  3.     "http://hub-mirror.c.163.com/",  
  4.     "https://registry.docker-cn.com"  
  5.   ],  
  6.   "insecure-registries":[],  
  7.   "experimental": false,  
  8.   "debug": true  

4.安装桌面端

Docker 桌面端

桌面端操作非常简单,先去官网下载。通过 Docker 桌面端,我们可以方便的操作:

  1.  clone:克隆一个项目
  2.  build:打包镜像
  3.  run:运行实例
  4.  share:共享镜像

好了,准备工作就绪,下面可以大展身手了!

六、快速开始

安装完 Docker 之后,我们先打个实际项目的镜像,边学边用。

1.首先需要大致了解一下我们将会用到的 11 个命令

2.新建项目

为了快捷,我们直接使用Vue 脚手架构建项目: 

  1. vue create docker-demo   

尝试启动一下: 

  1. yarn serve   

访问地址:http://localhost:8080/。项目就绪,我们接着为项目打包: 

  1. yarn build   

这时候,项目目录下的 Dist 就是我们要部署的静态资源了,我们继续下一步。

需要注意:前端项目一般分两类,一类直接 Nginx 静态部署,一类需要启动 Node 服务。本节我们只考虑第一种。

3.新建 Dockerfile 

  1. cd docker-demo && touch Dockerfile   

此时的项目目录如下:.   

  1. ├── Dockerfile    
  2. ├── README.md    
  3. ├── babel.config.js    
  4. ├── dist    
  5. ├── node_modules    
  6. ├── package.json    
  7. ├── public    
  8. ├── src    
  9. └── yarn.lock   

可以看到我们已经在 docker-demo 目录下成功创建了 Dockerfile 文件。

4.准备 Nginx 镜像

运行你的 Docker 桌面端,就会默认启动实例,我们在控制台拉取 Nginx 镜像:

  1. docker pull nginx   

控制台会出现如下信息: 

  1. Using default tag: latest  
  2. latest: Pulling from library/nginx  
  3. 8559a31e96f4: Pull complete  
  4. 8d69e59170f7: Pull complete  
  5. 3f9f1ec1d262: Pull complete  
  6. d1f5ff4f210d: Pull complete  
  7. 1e22bfa8652e: Pull complete  
  8. Digest: sha256:21f32f6c08406306d822a0e6e8b7dc81f53f336570e852e25fbe1e3e3d0d0133  
  9. Status: Downloaded newer image for nginx:latest  
  10. docker.io/library/nginx:latest 

如果你出现这样的异常,请确认 Docker 实例是否正常运行。 

  1. Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?   

镜像准备 OK,我们在根目录创建 Nginx 配置文件: 

  1. touch default.conf   

写入: 

  1. server {  
  2.     listen       80;  
  3.     server_name  localhost;  
  4.     #charset koi8-r;  
  5.     access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;  
  6.     error_log  /var/log/nginx/error.log  error;  
  7.     location / {  
  8.         root   /usr/share/nginx/html;  
  9.         index  index.html index.htm;  
  10.     }  
  11.     error_page   500 502 503 504  /50x.html;  
  12.     location = /50x.html {  
  13.         root   /usr/share/nginx/html;  
  14.     }  

5.配置镜像

打开 Dockerfile ,写入如下内容: 

  1. FROM nginx    
  2. COPY dist/ /usr/share/nginx/html/  
  3. COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf   

我们逐行解释一下代码:

  •  FROM nginx 指定该镜像是基于 nginx:latest 镜像而构建的;
  •  COPY dist/ /usr/share/nginx/html/ 命令的意思是将项目根目录下 dist 文件夹中的所有文件复制到镜像中 /usr/share/nginx/html/ 目录下;
  •  COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf 将 default.conf 复制到 etc/nginx/conf.d/default.conf,用本地的 default.conf 配置来替换 Nginx 镜像里的默认配置。

6.构建镜像

Docker 通过 build 命令来构建镜像:

  1. docker build -t jartto-docker-demo .   

按照惯例,我们解释一下上述代码:

  •  -t 参数给镜像命名 jartto-docker-demo
  •  . 是基于当前目录的 Dockerfile 来构建镜像

执行成功后,将会输出: 

  1. Sending build context to Docker daemon  115.4MB  
  2. Step 1/3 : FROM nginx  
  3.  ---> 2622e6cca7eb  
  4. Step 2/3 : COPY dist/ /usr/share/nginx/html/  
  5.  ---> Using cache  
  6.  ---> 82b31f98dce6  
  7. Step 3/3 : COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf  
  8.  ---> 7df6efaf9592  
  9. Successfully built 7df6efaf9592  
  10. Successfully tagged jartto-docker-demo:latest 

镜像制作成功!我们来查看一下容器: 

  1. docker image ls | grep jartto-docker-demo   

可以看到,我们打出了一个 133MB 的项目镜像: 

  1. jartto-docker-demo latest 7df6efaf9592 About a minute ago 133MB   

镜像也有好坏之分,后续我们将介绍如何优化,这里可以先暂时忽略。

7.运行容器 

  1. docker run -d -p 3000:80 --name docker-vue jartto-docker-demo   

这里解释一下参数:

  •  -d 设置容器在后台运行
  •  -p 表示端口映射,把本机的 3000 端口映射到 container 的 80 端口(这样外网就能通过本机的 3000 端口访问了
  •  --name 设置容器名 docker-vue
  •  jartto-docker-demo 是我们上面构建的镜像名字

补充一点:

在控制台,我们可以通过 docker ps 查看刚运行的 Container 的 ID:

  1. docker ps -a   

控制台会输出: 

  1. CONTAINER ID IMAGE              COMMAND                  CREATED       STATUS PORTS  NAMES  
  2. 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,那么打开 Docker Dashboard 就可以看到容器列表了,如下图:

8.访问项目

因为我们映射了本机 3000 端口,所以执行: 

  1. curl -v -i localhost:3000   

或者打开浏览器,访问:localhost:3000

9.发布镜像

如果你想为社区贡献力量,那么需要将镜像发布,方便其他开发者使用。

发布镜像需要如下步骤:

  •  登陆 [dockerhub](https://hub.docker.com),注册账号;
  •  命令行执行 docker login,之后输入我们的账号密码,进行登录;
  •  推送镜像之前,需要打一个 Tag,执行 docker tag <image> <username>/<repository>:<tag>

全流程结束,以后我们要使用,再也不需要「搬石头、砍木头、画图纸、盖房子」了,拎包入住。这也是 docker 独特魅力所在。

七、常规操作

到这里,恭喜你已经完成了 Docker 的入门项目!如果还想继续深入,不妨接着往下看看。

1.参数使用 

  1. FROM:  
  2. #指定基础镜像,所有构建的镜像都必须有一个基础镜像,且 FROM 命令必须是 Dockerfile 的第一个命令  
  3. FROM <image> [AS <name>] 指定从一个镜像构建起一个新的镜像名字  
  4. FROM <image>[:<tag>] [AS <name>] 指定镜像的版本 Tag  
  5. 示例:FROM mysql:5.0 AS database  
  6. MAINTAINER:  
  7. #镜像维护人的信息  
  8. MAINTAINER <name>  
  9. 示例:MAINTAINER Jartto Jartto@qq.com 
  10. RUN:  
  11. #构建镜像时要执行的命令  
  12. RUN <command>  
  13. 示例:RUN [executable, param1, param2]  
  14. ADD:  
  15. #将本地的文件添加复制到容器中去,压缩包会解压,可以访问网络上的文件,会自动下载  
  16. ADD <src> <dest>  
  17. 示例:ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目录下  
  18. COPY: 
  19. #功能和 ADD 一样,只是复制,不会解压或者下载文件  
  20. CMD:  
  21. #启动容器后执行的命令,和 RUN 不一样,RUN 是在构建镜像是要运行的命令  
  22. 当使用 docker run 运行容器的时候,这个可以在命令行被覆盖  
  23. 示例:CMD [executable, param1, param2]  
  24. ENTRYPOINT:  
  25. #也是执行命令,和 CMD 一样,只是这个命令不会被命令行覆盖  
  26. ENTRYPOINT [executable, param1, param2]  
  27. 示例:ENTRYPOINT [donnet, myapp.dll]  
  28. LABEL:  
  29. #为镜像添加元数据,key-value 形式  
  30. LABEL <key>=<value> <key>=<value> ...  
  31. 示例:LABEL version=1.0 description=这是一个web应用  
  32. ENV:  
  33. #设置环境变量,有些容器运行时会需要某些环境变量  
  34. ENV <key> <value> 一次设置一个环境变量  
  35. ENV <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> 设置多个环境变量  
  36. 示例:ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/  
  37. EXPOSE:  
  38. #暴露对外的端口(容器内部程序的端口,虽然会和宿主机的一样,但是其实是两个端口)  
  39. EXPOSE <port>  
  40. 示例:EXPOSE 80  
  41. 容器运行时,需要用 -p 映射外部端口才能访问到容器内的端口  
  42. VOLUME:  
  43. #指定数据持久化的目录,官方语言叫做挂载  
  44. VOLUME /var/log   
  45. #指定容器中需要被挂载的目录,会把这个目录映射到宿主机的一个随机目录上,实现数据的持久化和同步  
  46. VOLUME [/var/log,/var/test.....]   
  47. #指定容器中多个需要被挂载的目录,会把这些目录映射到宿主机的多个随机目录上,实现数据的持久化和同步  
  48. VOLUME /var/data var/log   
  49. #指定容器中的 var/log 目录挂载到宿主机上的 /var/data 目录,这种形式可以手动指定宿主机上的目录  
  50. WORKDIR:  
  51. #设置工作目录,设置之后 ,RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目录都会同步变更  
  52. WORKDIR <path>  
  53. 示例:WORKDIR /app/test  
  54. USER:  
  55. #指定运行命令时所使用的用户,为了安全和权限起见,根据要执行的命令选择不同用户  
  56. USER <user>:[<group> 
  57. 示例:USER test  
  58. ARG:  
  59. #设置构建镜像是要传递的参数  
  60. ARG <name>[=<value> 
  61. ARG name=sss 

更多操作,请移步官方使用文档:

https://docs.docker.com/

八、最佳实践

在掌握 Docker 常规操作之后,我们很容易就可以打出自己想要的项目镜像。然而不同的操作打出的镜像也是千差万别。

究竟是什么原因导致镜像差异,我们不妨继续探索。

以下是在应用 Docker 过程中整理的最佳实践,请尽量遵循如下准则:

  1.  Require 明确:需要什么镜像
  2.  步骤精简:变化较少的 Step 优先
  3.  版本明确:镜像命名明确
  4.  说明文档:整个镜像打包步骤可以重现

推荐如下两篇文章:

九、总结

容器化技术必将是云时代不可或缺的技能之一,而 Docker 只是沧海一粟。随之而来的还有集群容器管理 K8s、Service Mesh 、Istio 等技术。打开 Docker 的大门,不断抽丝剥茧,逐层深入,你将感受到容器化的无穷魅力。

赶快打开技能边界,为你的前端技术赋能吧! 

 

责任编辑:庞桂玉 来源: Java知音
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