Docker 入门实战

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Docker基础知识

Docker是什么

Docker 最初是 dotCloud 公司创始人 Solomon Hykes 在法国期间发起的一个公司内部项目，它是基于 dotCloud 公司多年云服务技术的一次革新，并于 2013 年 3 月以 Apache 2.0 授权协议开源，主要项目代码在 GitHub 上进行维护。

Docker 使用 Google 公司推出的 Go 语言 进行开发实现，基于 Linux 内核的 cgroup，namespace，以及AUFS 类的 Union FS 等技术，对进程进行封装隔离，属于 操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。

Docker 在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

为什么要用Docker

环境配置一直是软件开发的麻烦之一。用户计算机的环境都不相同，同样的软件，换了一台机器可能根本无法运行。环境包括操作系统的设置，各种库和组件的安装。只有它们都正确，软件才能运行。举例来说，安装一个 Python 应用，计算机必须有 Python 引擎，还必须有各种依赖，可能还要配置环境变量。

环境配置如此麻烦，换一台机器，就要重来一次，让人身心俱疲。那么，软件可不可以附带环境安装？也就是说，安装的时候，能否把可运行的原始环境复制过来？ Docker就是来解决这个问题的。

Docker 与 虚拟机

这么听起来，Docker与虚拟机好像是一个东西。确实，它们都是带环境安装的不同解决方案，然而，虚拟机有以下几个劣势：

  • 资源占用多

    虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候，其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序，真正使用的内存只有 1MB，虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。

  • 冗余步骤多

    虚拟机是完整的操作系统，一些系统级别的操作步骤，往往无法跳过，比如用户登录。

  • 启动慢

    启动操作系统需要多久，启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟，应用程序才能真正运行。

由于虚拟机存在这些缺点，Linux 发展出了另一种虚拟化技术：Linux 容器（Linux Containers，缩写为 LXC）。Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统，而是对进程进行隔离。显然，直接对进程隔离，容器的几大优势就体现出来了：

  • 启动快
  • 资源占用少
  • 体积小

Docker 属于 Linux 容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。

虚拟机与Docker对比：

virtualization

docker

安装Docker

以下以 ubuntu Xenial 16.04 (LTS) 为例，安装Docker社区版(Docker CE)，

其它操作系统下的安装可能略有不同，详见Get Docker CE for Ubuntu

首先，如果需要卸载旧版Docker:

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$ sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

在一台新主机上安装Docker时，官方推荐使用Docker仓库来安装，此后可以很方便地从仓库安装和更新Docker。由于 apt 源使用 HTTPS 以确保软件下载过程中不被篡改。因此，我们首先需要添加使用 HTTPS 传输的软件包以及 CA 证书。

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$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    gnupg2 \
    software-properties-common

添加Docker官方的GPG秘钥：

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$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

如果下载失败，可以挂代理，或者直接在我的仓库获取

验证秘钥

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$ sudo apt-key fingerprint 0EBFCD88

能看到包含9DC8 5822 9FC7 DD38 854A E2D8 8D81 803C 0EBF CD88的输出就证明正确的安装了Docker CE的秘钥。

添加repo，并更新 apt

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$ sudo add-apt-repository \
   "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
   $(lsb_release -cs) \
   stable"
$ sudo apt-get update

安装Docker时，可以直接选择安装最新版本：

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$ sudo apt-get install docker-ce

也可以指定版本：

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$ sudo apt-get install docker-ce=<VERSION>

如果需要查看可用版本：

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$ apt-cache madison docker-ce

就是列出版本，版本号等信息。例如，我的输出如下：

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docker-ce | 18.03.0~ce-0~ubuntu | https://download.docker.com/linux/ubuntu artful/stable amd64 Packages
docker-ce | 17.12.1~ce-0~ubuntu | https://download.docker.com/linux/ubuntu artful/stable amd64 Packages
docker-ce | 17.12.0~ce-0~ubuntu | https://download.docker.com/linux/ubuntu artful/stable amd64 Packages

Docker Hello world

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$ sudo docker run hello-world

docker会首先从本地查找hello-world镜像：

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Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world

当本地不存在这个镜像时，会尝试从远程仓库拉取镜像。

当然，由于某些众所周知的原因，你可能会在拉取镜像的时候会遭遇以下错误：

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9bb5a5d4561a: Pulling fs layer 
docker: error pulling image configuration: Get 
...
...
...
net/http: TLS handshake timeout.
See 'docker run --help'.

解决方法也很简单：

  1. 科学地上网
  2. 修改默认远程镜像仓库

Docker为中国也提供了官方的镜像库：https://registry.docker-cn.com ，但是个人感觉也并不快。国内还有很多镜像库可以使用，例如阿里云，网易云，DaoCloud等。以下以配置阿里云镜像库为例。

要获得阿里云的镜像加速服务，需要注册成为阿里云用户。登录后，在阿里云的管理控制台 -> 容器镜像服务 -> 镜像加速器 可以看到配置文件以及其中的链接。链接为https://[yourcode].mirror.aliyun.com，其中[yourcode]为每个注册用户的专属代码。

配置方法如下：

  • Ubuntu 16.04+、Debian 8+、CentOS 7（其它旧版本可能有差异 ）

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    $ sudo vim /etc/docker/daemon.json

    写入以下内容：

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    {
      "registry-mirrors": ["https://[yourcode].mirror.aliyun.com"]
    }

    重启服务：

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    $ sudo systemctl daemon-reload
    $ sudo systemctl restart docker

之后，可以通过sudo docker info查看 Registry Mirrors 信息，就能看到配置好的镜像仓库了。

重新运行hello-world

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$ sudo docker run hello-world
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Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
9bb5a5d4561a: Pull complete 
Digest: sha256:bbdaf0ed64b665f3061aeab15b946697dd00845161935d9238ed28e8cfc2581c
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

此时，已经能够成功从国内镜像库拉取镜像了。

镜像，容器 与 仓库

Docker中最重要的三个基本概念就是镜像(image)，容器(container) 与 仓库(Repository)。详细介绍参见Docker基本概念

以刚才运行的hello-world为例。hello-world:latest是一个镜像，查看镜像：

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$ sudo docker image ls
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world         latest              e38bc07ac18e        32 hours ago        1.85kB
mysql               5.7                 5709795eeffa        5 months ago        408MB

命令docker run hello-world实际上是一个创建容器并启动的过程。

镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

查看容器的命令如下：

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$ sudo docker container ls
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES

但是，我们什么都没看到。这是因为，已经终止的容器，不会被列出。而hello-world的作用是输出一个 “Hello World”，之后终止容器。因此，此时该容器已经终止。加上-a参数可以查看已经终止的容器：

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$ sudo docker container ls -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS                      PORTS               NAMES
50a8659057c2        hello-world         "/hello"            19 minutes ago      Exited (0) 19 minutes ago                       competent_jepsen

可以用docker container rm [Container]来删除一个处于终止状态的容器，也可以用docker container prune清理掉所有处于终止状态的容器。

镜像的更多操作：使用 Docker 镜像。容器的更多操作：操作 Docker 容器

Docker nginx 实战入门

接下来，我们以个人博客为例，用docker+nginx部署自己的个人博客。其中，nginx的作用在这里只是一个静态文件服务器。

获取镜像

想要获取一个镜像，最简单的方法，就是查看是否已经有了满足要求的镜像。命令行查看：

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$ sudo docker search nginx
NAME                                                   DESCRIPTION                                     STARS               OFFICIAL            AUTOMATED
nginx                                                  Official build of Nginx.                        8341                [OK]                
jwilder/nginx-proxy                                    Automated Nginx reverse proxy for docker con…   1316                                    [OK]
richarvey/nginx-php-fpm                                Container running Nginx + PHP-FPM capable of…   545                                     [OK]
jrcs/letsencrypt-nginx-proxy-companion                 LetsEncrypt container to use with nginx as p…   348                                     [OK]
kong                                                   Open-source Microservice & API Management la…   174                 [OK]                
webdevops/php-nginx                                    Nginx with PHP-FPM                              99                                      [OK]

当然，你也可以直接上官方镜像站的网页查看。

事实是，常用镜像，一般来说都会有很多优质镜像已经被搭建好。像Nginx这样的，还有官方（Official）镜像。可以直接拉取官方nginx镜像：

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sudo docker pull nginx

当然，你也可以自己用Dockerfile构建一个自己的镜像，这个我们以后再说。

首先，假设你已经有了自己博客的所有静态文件（至少有一个index.html）

并且写好了nginx的配置文件blog.config，那么就可以开始运行你的第一个容器了。

以上准备的文件，容器的运行都会需要，然而正如上文所说，容器是可以完全与当前宿主环境隔离的，那么，如何让容器访问/拥有它们呢？解决这个问题一般有两种方法：

  1. 将文件放入（拷贝到）容器中。
  2. 挂载到容器中。

这篇文章里，我们暂时只使用挂载这一种方法。

将blog.conf放在/home/ace/Documnets/sites-enabled/（这是我的个人目录）下，blog/放在/home/ace/Documnets/下，就可以开始挂载文件并启动容器了：

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$ sudo docker run --name myNginx \ 
-d \
-p 8081:8080 \
-v /home/ace/Documents/blog:/static \
-v /home/ace/docker-learning/sites-enabled:/etc/nginx/sites-enabled \
nginx

这一串命令实际上是docker run [FLAGS] nginx

-d是将容器放在后台运行，-p指定端口映射，即将容器的8080端口映射到主机的8081端口，也就是说，我们在主机中访问8081端口的时候，就可以访问到容器内部的8080端口。这里使用8081是因为我本机的8080端口已经在使用了。

-v表示挂载，可以简单的理解为：当容器中的nginx运行时，如果要访问到/static目录时，实际访问到的是宿主机（即你的电脑）的/home/ace/Documents/blog目录。同理，sites-enabled目录也形成了映射。一般来说，官方建议挂载目录而不是挂载文件。另外，熟悉nginx的话会知道，最官方/规范的做法是将这个配置文件放在/etc/nginx/sites-available/下，再建立软链接。

容器开始运行后，在浏览器中访问localhost:8081，就可以看到博客了：

Trouble-shooting

遇到错误中带有提示TLS或者HTTP/HTTPS时，配置了国内镜像库能解决80%的问题，科学的上网能解决90%的问题。

默认情况下，docker 命令会使用 Unix socket 与 Docker 引擎通讯。而只有 root 用户和 docker 组的用户才可以访问 Docker 引擎的 Unix socket。出于安全考虑，一般 Linux 系统上不会直接使用 root 用户。因此，为了避免每次输入命令都需要sudo，可以选择使用 docker 的用户加入 docker 用户组：

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$ sudo usermod -aG docker $USER

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