计划分两部分总结一下Docker的学习。本文先从入门到应用开始，了解Docker并用上它。

0 总结：

本文推荐使用Docker Compose运行和管理容器。

1 概述

1.1 Docker是什么？

Docker是依赖Linux内核，通过建立应用的运行环境，实现虚拟化。其实现方式不是采用硬件级别的虚拟，而是“隔离”。就是通过隔离手段实现软件运行环境的沙箱化。

其底层依赖于Linux的chroot、namespace、cgroup等三种老技术，结合当前系统的Linux内核，建立另一个Linux运行环境，并运行指定软件。试过在Android系统部署Linux分发版（Android也是一个Linux发行版），就是使用了类似的技术。

要注意，Docker的目的不是提供一个完整的虚拟Linux，而是把运行环境和软件组合为服务，去运行和管理。例如Debian官方镜像默认没有提供“服务”（servcie）管理的功能，而是作为一个指定服务的一部分去运行。

参考资料：

• Docker 的底层原理，了解它只需要 5分钟！
  https://www.51cto.com/article/644401.html

1.2 为什么要用Docker？

• 一次建立，到处运行。

  • 环境和软件一起打包，不用担心测试环境与正式环境的区别。
  • 对于Window平台可以使用WSL运行。

• 优胜于传统虚拟机。

  • 轻，只虚拟环境。
  • 快，运行快。
  • 小，资源占用小，包括CPU、内存、硬盘等资源。

• 管理简单。

  • 镜像作为模板，容器作为实例。
  • 多个容器可以关联组合。

例如，部署多个MySQL数据库，并配置不同的参数作对比，那么直接运行多个MySQL的Docker容器即可，其表现为运行在不同IP的多个MySQL服务。

1.3 基本概念

1. 仓库（Repository）

   • 用于存储和分发镜像。
   • 例如，Docker官方公共仓库：https://hub.docker.com/search

2. 镜像（Image）

   • 容器运行时所需的root文件系统（包括程序、库、资源、配置等文件），以及配置参数（包括匿名卷、环境变量、用户等）。
   • 可来理解为容器的模板。其不包含动态数据，构建后不可修改。

3. 容器（Container）

   • 简单来说，跟面向对象程序设计中的“类”（镜像）和“实例”（容器）一样。
   • 容器包括容器配置、相关文件、相关进程。

1.4 怎样使用？

1. 再次强调，Docker是建立应用的运行环境，不是虚拟机。所以不要在Docker容器里面跑服务，而是把整个Docker容器作为一个服务进行管理和使用。

   • 例如启动Dokcer容器时，执行一个启动脚本，运行所需软件。

2. 一般建议把重要数据映射到容器外部的文件系统，避免删除或升级容器时同时删除相关文件，也能减少性能损耗。

   • 例如Docker部署MySQL，建议把数据目录映射出来。
3. 升级容器时，先下载更新的镜像，再删除该容器，并使用相同的配置文件，建立同名的容器。

1.5 Docker Compose

为了更好地解决多个Docker容器协同部署、工作，诞生了“Docker Compose”。一开始使用“Python”实现的，但到了2.0，Docker官方使用Go重新实现，并以插件形式集成到docker-ce（其软件包名为docker-compose-plugin）。使用docker compose命令（代替1.0的docker-compose命令）进行Docker容器的编排。

Docker Compose另一个的优点是，借助YAML脚本和环境变量，可以轻松配置或修改Docker容器。相比之下，使用docker run命令部署的Docker容器，修改配置需要重启Docker服务（影响其它Docker容器），相当麻烦。所以建议使用Docker Compose的方式运行Docker容器，而且一般Docker会提供Docker Compose的示例配置文件。

1.6 Kubernetes

Kubernetes也称为K8s，是用于自动部署、扩缩和管理容器化应用程序的开源系统。它将组成应用程序的容器组合成逻辑单元（Pod），以便于管理和服务发现。这部分内容，计划另起一个文章再整理。

• Kubernets官网
  https://kubernetes.io/zh-cn/

1.7 参考文档

• Docker 入门教程 - 阮一峰的网络日志
  https://www.ruanyifeng.com/blog/2018/02/docker-tutorial.html
• Docker — 从入门到实践
  https://yeasy.gitbook.io/docker_practice/
• Docker官方文档
  https://docs.docker.com/
• Docker Compose overview
  https://docs.docker.com/compose/
• 一张脑图整理Docker常用命令
  https://segmentfault.com/a/1190000038921337

2 安装部署

2.1 安装

官方安装教程如下：

• Docker Engine installation overview
  https://docs.docker.com/engine/install/
• Install Docker Engine on Debian
  https://docs.docker.com/engine/install/debian/

针对Debian或Ubuntu，总结如下：

• 推荐使用Docker官方APT仓库进行安装。一般先卸载通过系统仓库安装的自带Docker引擎。
• 安装Docker CE版，即Community Edition（社区版，免费）。
• 安装docker-compose插件：sudo apt install docker-compose-plugin。

2.2 配置

Docker服务的配置，主要分为命令行参数和配置文档。

详见官方说明文档：

• Docker daemon configuration overview
• dockerd | Daemon configuration file

由于这里以SystemD服务的方式运行Docker服务，所以采用配置文件的方式进行配置。在采用SystemD的Linux发行版上（例如Ubuntu 16.04+、Debian 8+、CentOS 7等），对应配置文件为/etc/docker/daemon.json（如没有该文件，需要自行创建）。

修改并保存daemon.json后，一般无需重启Docker服务，发送reload信号即可。如下：

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl reload docker.service

2.3 设置“仓库”镜像（mirror）网站

如果访问官方“仓库”比较慢，可以使用中国的镜像网站。在配置文件/etc/docker/daemon.json中加入：

{
  "registry-mirrors": ["https://hub-mirror.c.163.com/"]
}

其它可用的加速镜像可参考：

• 测试国内 docker registry 镜像
• 国内的 Docker Hub 镜像加速器，由国内教育机构与各大云服务商提供的镜像加速服务 | Dockerized 实践

2.4 设置代理

这里是为了解决Docker不能访问第三方“仓库”的网址，导致不能拉取相关“镜像”文件。例如gcr.io/cadvisor/cadvisor.

在配置文件/etc/docker/daemon.json中加入：

{
  "proxies": {
    "http-proxy": "http://proxy.example.com:80",
    "https-proxy": "https://proxy.example.com:443",
    "no-proxy": "*.test.example.com,.example.org,.163.com,192.168.0.0/24,127.0. 0.0/8"
  }
}

其中，http-proxy和https-proxy是设置相应的HTTP代理服务，no-proxy是设置不走代理的域名或IP。

2.5 设置权限阻隔

默认情况下，“容器”中的进程以root用户权限运行，与“宿主机”中的root是同一个用户。这就意味着一旦“容器”中的进程有了适当的机会，它就可以控制“宿主机”上的一切。

解决方法有两种，一种是使用非root用户运行容器，另一种是用户命名空间（user namespace）方式。

关于用户命名空间的设置，参考下文：

• Docker中使用userns-remap做用户命名空间
  https://blog.csdn.net/zyy247796143/article/details/114386484

3 使用

3.1 运行“容器”

到“仓库”找所需“镜像”，下载“镜像”后运行对应的“容器”。直接执行“docker run”时，如果本地没有相关“镜像”，会自动在Docker官方“仓库”下载，然后创建“容器”并运行。

一般使用软件官方提交的“镜像”，若要使用第三方“镜像”，最好确认清楚是否安全。

下面以部署Debian容器为例：

# 搜索Debian“镜像”
docker search debian

# 查看“镜像”版本，最好是访问docker官网。例如Debian镜像的版本：https://registry.hub.docker.com/_/debian/tags

# 下载Debian“镜像”。格式是，“镜像”名称:版本名称。如果不填版本名称，默认是Latest。
docker image pull debian:stable

# 列出所有已下载的“镜像”，包括隐藏的。以下三个命令的效果是一样的。
docker image ls -a
docker image list -a
docker images -a

# 查看正在运行的“容器”。以下三个命令的效果是一样的，推荐第一个。
docker container ls
docker container ps
docker container list

# 查看所有“容器”，包括未运行。
docker container ls -a

# 创建并运行“容器”。名为“debian-test”，映射两个端口（本机50080->“容器”40080，本机51080->“容器”41080），并把本地“/opt/docker-files/debian-test/opt”目录映射到“容器”的“/opt”目录。
docker run -it --name debian-test -p 50080:40080 -p 51080:41080 -v /opt/docker-files/debian-test/opt:/opt debian:stable

# 查看“容器”运行日志，检查是否报错
docker logs debian-test

3.2 进入“容器”

进入“容器”。可以使用attach或exec命令，但建议使用exec并运行一个新的Bash，避免退出时影响“容器”当前运行的程序。

1. attach命令。适合“容器”正在运行具有命令行交互的程序，比如“Bash”。以下两个命令是一样的。

# 两个命令是一样的
docker attach debian-test
docker container attach debian-test

要注意，使用attach命令进入“容器”并输入“exit”进行退出时，就等于Bash程序结束执行，“容器”随之停止运行。解决方案：

• 方案1，“docker attach”进入容器后，按Ctrl + P + Q退出。

• 方案2，进入容器时，加入参数“--sig-proxy=false”，退出时使用“exit”命令而不停止容器。

  • 例如：docker attach --sig-proxy=false debian-test

2. exec命令。打开一个具有命令行交互的程序，即进入“容器”。

# 两个命令是一样的，运行Bash并进入
docker exec -it debian-test /bin/bash
docker container exec -it debian-test /bin/bash

# 使用root用户运行Bash，并设置字符编码
docker exec -u root -it debian-test env LANG=C.UTF-8 /bin/bash

退出“容器”就等于退出当前运行的Bash，对“容器”正在运行的程序无影响。

3.4 管理“容器”

# 启动“容器”
docker container start debian-test

# 停止“容器”
docker container stop debian-test

# 重启“容器”
docker container restart debian-test

# 删除“容器”
docker container rm debian-test

3.5 复制“容器”

主要思路是，把指定“容器1”生成“镜像A”，再用“镜像A”创建“容器2”，实现把“容器1“复制为”容器2“。

注意：生成“镜像”时，“容器”外部的文件，不会打包进“镜像”文件。需要手工复制这些文件，并设置映射。

假设已创建“容器”：debian-test，需要复制为另一个“容器”：debian-test2。

# 把“容器” debian-test，生成“镜像”文件
docker export debian-test > /opt/docker_image_debian-test.tar

# 引入“镜像”，并命名为 debian-test:v1
docker import /opt/docker_image_debian-test.tar debian-test:v1

# 创建另一个“容器” debian-test2
docker run -itd --name debian-test2 -p 50081:40080 -p 51081:41080 -v /opt/docker-files/debian-teset2/opt:/opt debian-test:v1 /bin/bash

3.5 Dokcer图形化管理

Docker Desktop下载地址和安装介绍：

• Docker Desktop
  https://docs.docker.com/desktop/
• Install Docker Desktop on Windows
  https://docs.docker.com/desktop/install/windows-install/

4 使用Docker Compose

Docker Compose是以“项目”（project）作为管理单元。一个项目，是由一个或多个“服务”（service，即“容器”）组合而成。

4.1 使用

把Compose配置文件存放到指定目录，进入该目录，并执行docker compose up，即可启动。

4.2 命令说明

格式：docker compose [可选项] 命令。“可选项”和“命令”的说明如下：