Docker從入門到上手實戰

Docker簡述

Docker是一種OS虛擬化技術，是一個開源的應用容器引擎。它可以讓開發者將應用打包到一個可移植的容器中，並且該容器可以執行在幾乎所有linux系統中（Windows10目前也原生支援，Win10前需要內建虛擬機器），正所謂“一次打包，到處執行”。

Docker容器的執行是完全的沙箱機制，相互之間不會有任何關聯（除非自己串聯叢集）。網路、儲存、進程等資源，不僅對於不同的容器是相互隔離，對於宿主機和容器直接也是隔離的，除非你手動對映暴露埠或者掛載儲存卷。

很多人不理解，Docker和虛擬機器到底有什麼區別。


從這兩張結構圖來看，Docker比虛擬機器少了一層虛擬機器作業系統，Docker的應用直接Docker引擎上執行。由於虛擬機器需要一層作業系統，所以會導致虛擬機器的體積非常大，通常在幾G到十幾G之間。並且通常一個虛擬機器上，不只一個應用，因此對於整體的虛擬叢集管理並不太友好，比較難做到靈活分配。而一個Docker映象的體積大約在幾十M到幾百M之間，一般一個映象只打包一個應用，由多個映象組成一個完整的專案，並且映象易於複製，可以跨平台執行，這樣可以使專案的部署管理有更好的靈活性。所以Docker無論從資源消耗上、管理上、使用上都在虛擬機器之上，因此我們又有何理由不使用這樣的容器化技術呢？

對於容器化技術的學習，可謂是深如海。從基本的映象、容器操作，到映象的打包、容器的部署，再到企業生產級的容器叢集管理技術（Docker官方的Swarm、Google的Kubernetes），如此多的內容，並不是所有人技術人員都能一朝學會。不過除了生產級別的叢集管理技術有難度意外，其他內容從學習使用的角度來說，其實是非常簡單的，況且K8s這種東西，對於普通開發來說也是很少能接觸到。

說到這裡，可能還有很多人覺得這個是公司層面、運維層面的操作，不是很了解Docker對於普通開發來說，意味著什麼，對我們有什麼好處？

多辦公環境，一鍵部署。假如你在公司一套開發環境，在家一套開發環境，當你公司的開發環境變更時，在家的環境就要跟著變，如果是使用Docker，將一些依賴型的應用，如Redis、ZK、Mysql等邊緣服務都打包在docker裡面。無論你在哪裡改變了內容，只要在執行時更新下映象，就可以按照最新的內容去執行了，不需要一個手動去安裝，適配。
聯調測試，無需依賴他人。當後端完成對外的介面後，將後端應用打包進docker，這樣無論是前端、測試，在何地何時都可以自己把容器啟動起來進行聯調測試，而不需要自己手動一步步地搭建這個後端環境。
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下面就來一步步講解下，普通開發所需要的Docker知識。

概念介紹
學習Docker首先要了解下幾個基礎概念：

宿主機，Host，執行Docker所在的物理機，是Docker執行的系統環境。
映象，Image，相當於一個程式模板，通過這個模板可以生成很多個相似的容器。可以理解為Java中的類，它本身不具備執行執行的能力，是一個物件抽象的模板。每個映象可以有多個版本，用tag來區分。映象可以通過Dockerfile來構建。
容器，Container，Docker執行的最小單位物件。它是通過映象範例化出來的一個可執行物件。容器的修改，可以提交反作用於映象，更新這個容器的模板。
倉庫，Repository，用於儲存管理映象的倉庫，類似於git管理程式碼的倉庫一樣，可以管理多版本的映象。
映象、容器、倉庫的關係如下：

一句話總結就是，從倉庫中拉取映象，利用映象生成容器。基本操作
了解完Docker的基本概念，我們開始來開始學習下入門操作。此處省略所有的Docker安裝過程，自己去官網下載就行了，基本是傻瓜式安裝。

拉取映象

通過docker pull ${image_uri}:${image_tag}命令，可以從遠端倉庫（預設是Docker Hub）中拉取所需要的映象。

在Docker Hub的網站上可以搜尋下自己需要的映象以及版本。例如Ubuntu，上面提供了幾個版本。

我們拉一下16.04版本的ubuntu映象。然後通過docker images命令，檢視儲存在本地映象，發現多了一個ubuntu的映象。

容器建立、啟動、停止、登入

有了映象以後，就可以通過docker run -it ${image_id}建立啟動一個容器了。

image_id是映象的id，通過docker images能檢視到，也可以是映象名(REPOSITORY:TAG)。

-it可以讓你在啟動後，連上容器的終端。連上終端後，就可以在裡面隨意操作容器裡面的內容了。

exit退出容器後，容器就會自動停止了。但是這個容器依然還存在，只是”關機“了。（可以通過ctrl+p,ctrl+q，退出容器登入，而不關閉容器）

通過docker ps -a可以看到我們的容器已經Exited了。


通過docker start ${container_id}，我們把這個容器再次啟動。通過docker ps(加上-a包含顯示未啟動的容器)，可以看到容器的狀態為UP。

通過以上的基本操作，你基本可以利用docker當作一個虛擬機器來使用了。如果想把容器和虛擬機器的網路、儲存打通，可以網上搜下了解下網路與捲掛載等容器設定。

更新映象

在上面的例子中，我們pull下來的僅僅是一個ubuntu的原始映象，並沒有過多的內容。下面我們在這個映象的容器裡面，安裝一個jdk。

這樣我們的容器裡面就有一個jdk了，但是如果我們再用這個ubuntu原始映象再建立一個容器，它是不會用這個jdk的。所以我們就需要把這個容器的內容，提交到映象當中。通過docker commit ${container_id} ${repository}:${tag}，在本地將容器內容提交到映象當中。然後就可以擁有一個帶jdk的ubuntu映象了。

後面我們就可以利用這個映象，生成帶jdk的容器了。以上的更新僅限於在原生的映象，如果想把容器推播到雲端就需要用docker push命令。前提是你已經登入了倉庫擁有許可權。

映象倉庫

上面提到，預設情況下，倉庫是用Docker Hub。我們pull 和push都是在Docker hub上操作，但是如果映象是內部私有使用的話，沒有必要去使用Docker Hub，一個是網路慢，另一個是私有安全性問題。

針對以上問題，有兩種解決方法，一個是自己搭建私有服務，另一個是用雲服務的映象管理平台（如阿里雲的“容器映象服務”）。前者對於一般開發者來說並沒有必要，而且還要搞認證的，比較麻煩，這裡不細說。下面介紹下如何用阿里雲服務作為自己的私有倉庫。

先在阿里雲上建立一個映象倉庫，獲得一個倉庫地址，如registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/zackku/jdk。這裡一個倉庫地址，對應一種映象（tag不同）。

利用docker login，先對阿里雲的服務進行登入。

然後對上面的jdk映象打tag（其實也是改倉庫源的過程）

最後把映象推播到阿里雲就行了。

推播後，就能在阿里雲的倉庫上看到這個映象。

通過搭建私有倉庫，我們就可以完全拋開宿主機的環境，構建好一個映象，就可以到處執行了。

Dockerfile構建映象
從上面介紹，我們已經了解到，如何從拉取一個映象、修改容器內容、提交映象去構建一個我們所需要的映象。但通過這些操作去構建一個映象，一個是太繁瑣，另一個問題是不清晰，沒辦法直觀的了解映象的構成。

Dockerfile就可以很好的解決該問題。它可以通過編寫一個構建過程，來一站式構建映象。下面同樣以ubuntu為基礎映象，安裝jdk構建一個新映象為例，看看Dockerfile是怎麼寫的。

然後執行docker build -t registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/zackku/jdk2:1.0 .就能把映象構建出來了。

Dockerfile高階技巧
上面是Dockerfile的基本使用，但實際情況下我們並不像（或者說不僅是）上面描述那樣去構建映象。下面介紹兩個常用的使用原則。

分層構建。其實Docker的映象是分層結構的，看回之前推播到遠端倉庫的例子。

紅框裡面就是映象一層層的提交，如果這層已經本地構建過了，下次不需要構建了，同理如果遠端已經有這層了，也不需要推播這層。而且這種分層是可以在不同映象間共用的，例如不同的Java專案都是依賴於JDK的執行環境，那麼它們就可以共用JDK這層映象內容。所以，基於這樣的特性，我們就應該要分層去構建映象，抽象映象共同點。具體操作的話，我們大致可以去分兩次構建映象，先構建一個base映象，用於不同映象的底層，例如Java專案的所有基礎執行環境，然後再通過base映象，構建develop表層的應用映象。相當於把應用程式打包丟到develop層裡面。並且這層要告訴Docker是怎麼執行程式的。

儘量構建小的base層。映象的體積也是在使用Docker的時候要考慮的一個重要因素，因為如果映象的體積過大，在更新映象，拉取映象的時候效率會低。尤其在剛剛所說的base層裡面，如果base層做得太大太臃腫，裡面程式過多，不僅僅體積大，還會讓CPU、網路等資源消耗過大。其實我們在用Docker的時候，一般是一個容器只包含一個程式專案，關於這個程式的監控、健康等內容，在容器外通過k8s等叢集管理去做，所以容器本身只需要保證自己的程式能夠執行起來就行了。

至於上面我用ubuntu作為基礎的作業系統是比較多餘的，這裡推薦只用apline作業系統作為程式的最底層映象，它是一款輕型的Linux發行版，系統體積與執行時的資源消耗都相當低，十分適合用於Docker容器。基於apline的作業系統，我們在上面新增自己所需要的環境，例如安裝一個Tomcat、JDK等，從而構建一個base的映象。

上所說的base映象，其實不太需要自己的寫一層Dockfile，docker官方就直接提供了各種語言、環境的基礎映象，在github的docker-library裡面。如果再有自己的團隊的執行環境的要求，可以在這個Dockerfile基礎上去新增修改即可，或者再抽象多一層。

至於Dockfile怎麼寫，語法是什麼，網上有大把詳細的說明，由於篇幅問題，不在這裡展開。

docker-compose啟動叢集
前面已經介紹完一個單獨的容器是如何構建與啟動的了，但我們的專案往往不是只有一個容器的，把所有程式打包在一個容器不是正確的做法。所以我們怎麼去管理啟動這麼多的容器，是一個必修的課題。在企業級的層面，有K8S，Swarm這種容器編排的管理工具，但稍微比較複雜，個人使用的話也沒有太大必要。

這裡推薦用Docker官方的docker-compose，它可以把所有的容器編排方式寫在一個檔案裡，然後通過docker-compose up命令，就可以把一套的容器按照你的編排全部啟動起來。

在這個例子的services包含每個容器的設定，其中的redis、mongodb用的是預設的映象、預設的設定，myproject是我們自己的專案。通過這樣的編排，我們就能讓我們的專案連上redis和mongodb。最後通過docker-compose up就會自動拉取映象，按照編排跑起來了。

具體的語法也不贅述，關鍵就是容器的捲掛載，網路的設定，埠的暴露，容器的依賴關係。如果把這套東西用起來，慢慢自然就會了解，重要的是動手去做一遍，嘗試一下。