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Docker 极简入门指南,10 分钟就能看懂

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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。

Docker 极简入门指南,10 分钟就能看懂插图

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。

Docker 极简入门指南,10 分钟就能看懂插图(1)

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。

Docker 极简入门指南,10 分钟就能看懂插图(2)

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。

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 极简入门指南,10 分钟就能看懂插图(3)

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。

更多关于 Docker 的原理,可以查看 Docker 工作原理及容器化简易指南,这里不再赘述。

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:

brew cask install docker

更多安装方式,请查看官方文档。

2.查看版本

docker -v

3.配置镜像加速设置 Docker Engine 写入配置:

{
  "registry-mirrors": [
    "http://hub-mirror.c.163.com/",
    "https://registry.docker-cn.com"
  ],
  "insecure-registries":[],
  "experimental": false,
  "debug": true
}

4.安装桌面端
Docker 极简入门指南,10 分钟就能看懂插图(4)

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。首先需要大致了解一下我们将会用到的 11 个命令

Docker 极简入门指南,10 分钟就能看懂插图(5)

新建项目

为了快捷,我们直接使用Vue 脚手架构建项目:

vue create docker-demo

尝试启动一下:

yarn serve

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

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。关于 Node 服务,下文我会详细说明。

新建 Dockerfile

cd docker-demo && touch Dockerfile

此时的项目目录如下:

.
├── Dockerfile
├── README.md
├── babel.config.js
├── dist
├── node_modules
├── package.json
├── public
├── src
└── yarn.lock

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

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:

docker pull nginx

控制台会出现如下信息:

Using default tag: latest
latest: Pulling from library/nginx
8559a31e96f4: Pull complete
8d69e59170f7: Pull complete
3f9f1ec1d262: Pull complete
d1f5ff4f210d: Pull complete
1e22bfa8652e: Pull complete
Digest: sha256:21f32f6c08406306d822a0e6e8b7dc81f53f336570e852e25fbe1e3e3d0d0133
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
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。

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:

touch default.conf

写入:

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    #charset koi8-r;
    access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;
    error_log  /var/log/nginx/error.log  error;

    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.htm;
    }

    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }
}

配置镜像

打开 Dockerfile ,写入如下内容:

FROM nginx
COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
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。

构建镜像

Docker 通过 build 命令来构建镜像:

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:

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

镜像制作成功!我们来查看一下容器:

docker image ls | grep jartto-docker-demo

可以看到,我们打出了一个 133MB 的项目镜像:

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。

运行容器

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:

docker ps -a

控制台会输出:

CONTAINER ID IMAGE              COMMAND                  CREATED       STATUS PORTS  NAMES
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:

Docker 极简入门指南,10 分钟就能看懂插图(6)

访问项目,因为我们映射了本机 3000 端口,所以执行:

curl -v -i localhost:3000

或者打开浏览器,访问:localhost:30009.发布镜像
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 \ \/:\

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

  • FROM
    • 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
    • FROM \ [AS] 指定从一个镜像构建起一个新的镜像名字
    • FROM \[:\] [AS \] 指定镜像的版本 Tag
    • 示例:FROM mysql:5.0 AS database
  • MAINTAINER
    • 镜像维护人的信息
    • MAINTAINER
    • 示例:MAINTAINER Jartto Jartto\@qq.com
  • RUN
    • 构建镜像时要执行的命令
    • RUN
    • 示例:RUN [“executable”, “param1”, “param2”]
  • ADD
    • 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
    • ADD \
    • 示例:ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目录下
  • COPY
    • 功能和 ADD 一样,只是复制,不会解压或者下载文件
  • CMD
    • 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
    • 当使用 docker run 运行容器的时候,这个可以在命令行被覆盖
    • 示例:CMD [“executable”, “param1”, “param2”]
  • ENTRYPOINT
    • 也是执行命令,和 CMD 一样,只是这个命令不会被命令行覆盖
    • ENTRYPOINT [“executable”, “param1”, “param2”]
    • 示例:ENTRYPOINT [“donnet”, “myapp.dll”]
  • LABEL:为镜像添加元数据,key-value 形式
    • LABEL \=\ \=\ …
    • 示例:LABEL version=”1.0” description=”这是一个web应用”
  • ENV:设置环境变量,有些容器运行时会需要某些环境变量
    • ENV \=\一次设置一个环境变量
    • ENV \=\ \=\ \=\ 设置多个环境变量
    • 示例:ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/
  • EXPOSE: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)
    • EXPOSE \
    • 示例:EXPOSE 80
    • 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
  • VOLUME:指定数据持久化的目录,官方语言叫做挂载
    • VOLUME /var/log 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。
    • VOLUME [“/var/log”,”/var/test”…..] 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
    • VOLUME /var/data var/log 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
  • WORKDIR: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
    • WORKDIR
    • 示例:WORKDIR /app/test
  • USER: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
    • USER :[\]
    • 示例:USER test
  • ARG:设置构建镜像是要传递的参数
    • ARG \[=\]
    • ARG name=sss

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

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。

原文链接:http://jartto.wang/2020/07/04/learn-docker/

本文链接:http://www.yunweipai.com/39276.html

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