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                    一文詳解Docker,別再說你不會了

                    來源:千鋒教育
                    發布人:wjy
                    時間: 2022-09-13 17:40:31 1663062031

                      富 Web 時代,應用變得越來越強大,與此同時也越來越復雜。集群部署、隔離環境、灰度發布以及動態擴容缺一不可,而容器化則成為中間的必要橋梁。

                      本文我們就來探索Docker的神秘世界,從零到一掌握 Docker 的基本原理與實踐操作,是時候該開疆擴土啦。

                      前言

                      為了更好的理解 Docker 是什么,我們先來講個故事:

                      我需要蓋一個房子,于是我搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。一頓操作,終于把這個房子蓋好了。

                    一文詳解Docker,別再說你不會了1

                      結果,住了一段時間,心血來潮想搬到海邊去。這時候按以往的辦法,我只能去海邊,再次搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。

                    一文詳解Docker,別再說你不會了2

                      煩惱之際,跑來一個魔法師教會我一種魔法。這種魔法可以把我蓋好的房子復制一份,做成「鏡像」,放在我的背包里。

                    一文詳解Docker,別再說你不會了3

                      等我到了海邊,就用這個「鏡像」,復制一套房子,拎包入住。

                      是不是很神奇?對應到我們的項目中來,房子就是項目本身,鏡像就是項目的復制,背包就是鏡像倉庫。

                      如果要動態擴容,從倉庫中取出項目鏡像,隨便復制就可以了。Build once,Run anywhere!

                      不用再關注版本、兼容、部署等問題,徹底解決了「上線即崩,無休止構建」的尷尬。

                      虛擬機與容器

                      開始之前,我們來做一些基礎知識的儲備:

                     ?、偬摂M機:虛擬化硬件

                      虛擬機 Virtual Machine 指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。在實體計算機中能夠完成的工作在虛擬機中都能夠實現。

                      在計算機中創建虛擬機時,需要將實體機的部分硬盤和內存容量作為虛擬機的硬盤和內存容量。

                      每個虛擬機都有獨立的 CMOS、硬盤和操作系統,可以像使用實體機一樣對虛擬機進行操作。在容器技術之前,業界的網紅是虛擬機。

                      虛擬機技術的代表,是 VMWare 和 OpenStack。

                     ?、谌萜鳎簩⒉僮飨到y層虛擬化,是一個標準的軟件單元

                      其特點如下:

                      隨處運行:容器可以將代碼與配置文件和相關依賴庫進行打包,從而確保在任何環境下的運行都是一致的。

                      高資源利用率:容器提供進程級的隔離,因此可以更加精細地設置 CPU 和內存的使用率,進而更好地利用服務器的計算資源。

                      快速擴展:每個容器都可作為單獨的進程予以運行,并且可以共享底層操作系統的系統資源,這樣一來可以加快容器的啟動和停止效率。

                      區別與聯系:

                      虛擬機雖然可以隔離出很多「子電腦」,但占用空間更大,啟動更慢。虛擬機軟件可能還要花錢,例如 VMWare。

                      容器技術不需要虛擬出整個操作系統,只需要虛擬一個小規模的環境,類似「沙箱」。

                      運行空間,虛擬機一般要幾 GB 到 幾十 GB 的空間,而容器只需要 MB 級甚至 KB 級。

                      我們來看下對比數據:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了

                      虛擬機屬于虛擬化技術,而 Docker 這樣的容器技術,屬于輕量級的虛擬化。

                      與虛擬機相比,容器更輕量且速度更快,因為它利用了 Linux 底層操作系統在隔離的環境中運行。

                      虛擬機的 Hypervisor 創建了一個非常牢固的邊界,以防止應用程序突破它,而容器的邊界不那么強大。

                      認識Docker

                      Docker 是一個開源的應用容器引擎,讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到一個可移植的容器中,然后發布到任何流行的 Linux 機器上,也可以實現虛擬化。容器是完全使用沙箱機制,相互之間不會有任何接口。

                      Docker 技術的三大核心概念,分別是:

                      鏡像 Image

                      容器 Container

                      倉庫 Repository

                      Docker 輕量級的原因是什么?相信你也會有這樣的疑惑:為什么 Docker 啟動快?如何做到和宿主機共享內核?

                      當我們請求 Docker 運行容器時,Docker 會在計算機上設置一個資源隔離的環境。

                      然后將打包的應用程序和關聯的文件復制到 Namespace 內的文件系統中,此時環境的配置就完成了。之后 Docker 會執行我們預先指定的命令,運行應用程序。

                      鏡像不包含任何動態數據,其內容在構建之后也不會被改變。

                      核心概念

                      核心概念如下:

                      Build,Ship and Run(搭建、運輸、運行)。

                      Build once,Run anywhere(一次搭建,處處運行)。

                      Docker 本身并不是容器,它是創建容器的工具,是應用容器引擎。

                      Docker 三大核心概念,分別是:鏡像 Image,容器 Container、倉庫 Repository。

                      Docker 技術使用 Linux 內核和內核功能(例如 Cgroups 和 namespaces)來分隔進程,以便各進程相互獨立運行。

                      由于 Namespace 和 Cgroups 功能僅在 Linux 上可用,因此容器無法在其他操作系統上運行。那么 Docker 如何在 macOS 或 Windows 上運行?Docker 實際上使用了一個技巧,并在非 Linux 操作系統上安裝 Linux 虛擬機,然后在虛擬機內運行容器。

                      鏡像是一個可執行包,其包含運行應用程序所需的代碼、運行時、庫、環境變量和配置文件,容器是鏡像的運行時實例。

                      更多關于 Docker 的原理,可以網上查看《Docker 工作原理及容器化簡易指南》,這里不再贅述。

                      安裝Docker

                     ?、倜钚邪惭b

                      Homebrew 的 Cask 已經支持 Docker for Mac,因此可以很方便的使用 Homebrew Cask 來進行安裝,執行如下命令:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了4

                      更多安裝方式,請查看官方文檔:

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

                     ?、诓榭窗姹?/p>

                      命令如下:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了5

                     ?、叟渲苗R像加速

                    一文詳解Docker,別再說你不會了6

                     ?、馨惭b桌面端

                    一文詳解Docker,別再說你不會了7

                      桌面端操作非常簡單,先去官網下載[1]。通過 Docker 桌面端,我們可以方便的操作:

                      clone:克隆一個項目。

                      build:打包鏡像。

                      run:運行實例。

                      share:共享鏡像。

                      好了,準備工作就緒,下面可以大展身手了!

                      快速開始

                      安裝完 Docker 之后,我們先打個實際項目的鏡像,邊學邊用。

                     ?、偈紫刃枰笾铝私庖幌挛覀儗玫降?11 個命令

                      如下圖:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了8

                     ?、谛陆椖?/strong>

                      為了快捷,我們直接使用 Vue 腳手架構建項目:一文詳解Docker,別再說你不會了9

                      嘗試啟動一下:一文詳解Docker,別再說你不會了10

                      訪問地址:http://localhost:8080/。項目就緒,我們接著為項目打包:一文詳解Docker,別再說你不會了11

                      這時候,項目目錄下的 Dist 就是我們要部署的靜態資源了,我們繼續下一步。

                      需要注意:前端項目一般分兩類,一類直接 Nginx 靜態部署,一類需要啟動 Node 服務。本節我們只考慮第一種。關于 Node 服務,后文我會詳細說明。

                     ?、坌陆?Dockerfile

                      命令如下:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了12

                      此時的項目目錄如下:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了13

                      可以看到我們已經在 docker-demo 目錄下成功創建了 Dockerfile 文件。

                     ?、軠蕚?Nginx 鏡像

                      運行你的 Docker 桌面端,就會默認啟動實例,我們在控制臺拉取 Nginx 鏡像:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了14

                      控制臺會出現如下信息:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了15

                      如果你出現這樣的異常,請確認 Docker 實例是否正常運行。

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

                      鏡像準備 OK,我們在根目錄創建 Nginx 配置文件:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了16

                      寫入:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了17

                     ?、菖渲苗R像

                      打開 Dockerfile ,寫入如下內容:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了18

                      我們逐行解釋一下代碼:

                      FROM nginx 指定該鏡像是基于 nginx:latest 鏡像而構建的。

                      COPY dist/ /usr/share/nginx/html/ 命令的意思是將項目根目錄下 dist 文件夾中的所有文件復制到鏡像中 /usr/share/nginx/html/ 目錄下。

                      COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf 將 default.conf 復制到 etc/nginx/conf.d/default.conf,用本地的 default.conf 配置來替換 Nginx 鏡像里的默認配置。

                     ?、迾嫿ㄧR像

                      Docker 通過 build 命令來構建鏡像:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了19

                      按照慣例,我們解釋一下上述代碼:

                      -t 參數給鏡像命名 jartto-docker-demo。

                      . 是基于當前目錄的 Dockerfile 來構建鏡像。

                      執行成功后,將會輸出:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了20

                      鏡像制作成功!我們來查看一下容器:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了21

                      可以看到,我們打出了一個 133MB 的項目鏡像:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了22

                      鏡像也有好壞之分,后續我們將介紹如何優化,這里可以先暫時忽略。

                     ?、哌\行容器

                      命令如下:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了23

                      這里解釋一下參數:

                      -d 設置容器在后臺運行。

                      -p 表示端口映射,把本機的 3000 端口映射到 container 的 80 端口(這樣外網就能通過本機的 3000 端口訪問了。

                      --name 設置容器名 docker-vue。

                      jartto-docker-demo 是我們上面構建的鏡像名字。

                      補充一點:在控制臺,我們可以通過 docker ps 查看剛運行的 Container 的 ID:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了24

                      控制臺會輸出:

                      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,那么打開 Docker Dashboard 就可以看到容器列表了,如下圖:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了25

                     ?、嘣L問項目

                      因為我們映射了本機 3000 端口,所以執行:

                    一文詳解Docker,別再說你不會了26

                      或者打開瀏覽器,訪問:localhost:3000。

                     ?、岚l布鏡像

                      如果你想為社區貢獻力量,那么需要將鏡像發布,方便其他開發者使用。

                      發布鏡像需要如下步驟:

                      登陸 dockerhub[2],注冊賬號。

                      命令行執行 docker login,之后輸入我們的賬號密碼,進行登錄。

                      推送鏡像之前,需要打一個 Tag,執行 docker tag/:。

                      全流程結束,以后我們要使用,再也不需要「搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子」了,拎包入住。這也是 Docker 獨特魅力所在。

                      常規操作

                      到這里,恭喜你已經完成了 Docker 的入門項目!如果還想繼續深入,不妨接著往下看看。

                     ?、賲凳褂?/strong>

                      FROM:

                      指定基礎鏡像,所有構建的鏡像都必須有一個基礎鏡像,且 FROM 命令必須是 Dockerfile 的第一個命令

                      FROM [AS] 指定從一個鏡像構建起一個新的鏡像名字

                      FROM [:] [AS] 指定鏡像的版本 Tag

                      示例:FROM mysql:5.0 AS database

                      MAINTAINER:

                      鏡像維護人的信息

                      MAINTAINER

                      示例:MAINTAINER Jartto Jartto@qq.com

                      RUN:

                      構建鏡像時要執行的命令

                      RUN

                      示例:RUN [executable, param1, param2]

                      ADD:

                      將本地的文件添加復制到容器中去,壓縮包會解壓,可以訪問網絡上的文件,會自動下載

                      ADD

                      示例:ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目錄下

                      COPY:

                      功能和 ADD 一樣,只是復制,不會解壓或者下載文件

                      CMD:

                      啟動容器后執行的命令,和 RUN 不一樣,RUN 是在構建鏡像要運行的命令

                      當使用 docker run 運行容器的時候,這個可以在命令行被覆蓋

                      示例:CMD [executable, param1, param2]

                      ENTRYPOINT:

                      也是執行命令,和 CMD 一樣,只是這個命令不會被命令行覆蓋

                      ENTRYPOINT [executable, param1, param2]

                      示例:ENTRYPOINT [donnet, myapp.dll]

                      LABEL:

                      為鏡像添加元數據,key-value 形式LABEL==...

                      示例:LABEL version=1.0 description=這是一個web應用

                      ENV:設置環境變量,有些容器運行時會需要某些環境變量

                      ENV一次設置一個環境變量

                      ENV===設置多個環境變量

                      示例:ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/

                      EXPOSE:暴露對外的端口(容器內部程序的端口,雖然會和宿主機的一樣,但是其實是兩個端口)

                      EXPOSE

                      示例:EXPOSE 80

                      容器運行時,需要用 -p 映射外部端口才能訪問到容器內的端口

                      VOLUME:指定數據持久化的目錄,官方語言叫做掛載

                      VOLUME /var/log 指定容器中需要被掛載的目錄,會把這個目錄映射到宿主機的一個隨機目錄上,實現數據的持久化和同步

                      VOLUME [/var/log,/var/test.....] 指定容器中多個需要被掛載的目錄,會把這些目錄映射到宿主機的多個隨機目錄上,實現數據的持久化和同步

                      VOLUME /var/data var/log 指定容器中的 var/log 目錄掛載到宿主機上的 /var/data 目錄,這種形式可以手動指定宿主機上的目錄

                      WORKDIR:設置工作目錄,設置之后 ,RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目錄都會同步變更

                      WORKDIR

                      示例:WORKDIR /app/test

                      USER:指定運行命令時所使用的用戶,為了安全和權限起見,根據要執行的命令選擇不同用戶

                      USER::[]

                      示例:USER test

                      ARG:設置構建鏡像要傳遞的參數

                      ARG[=]

                      ARG name=sss

                      更多操作,請移步官方使用文檔:

                      https://docs.docker.com/

                      最佳實踐

                      在掌握 Docker 常規操作之后,我們很容易就可以打出自己想要的項目鏡像。

                      然而不同的操作打出的鏡像也是千差萬別。究竟是什么原因導致鏡像差異,我們不妨繼續探索。

                      以下是在應用 Docker 過程中整理的最佳實踐,請盡量遵循如下準則:

                      Require 明確:需要什么鏡像。

                      步驟精簡:變化較少的 Step 優先。

                      版本明確:鏡像命名明確。

                      說明文檔:整個鏡像打包步驟可以重現。

                      總結

                      容器化技術必將是云時代不可或缺的技能之一,而 Docker 只是滄海一粟。隨之而來的還有集群容器管理 Kubernetes、Service Mesh 、Istio 等技術。

                      打開 Docker 的大門,不斷抽絲剝繭,逐層深入,你將感受到容器化的無窮魅力。

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