Docker学习笔记 - 第一篇：初识

最近疫情闹的，在家温习之前在私塾在线买的cc老师的课程Docker，为了加深印象及鞭策一下自己换高薪工作，坚持做系列笔记，记录自己成长的点点滴滴。不过看到消息cc老师最新一期的高级架构师课程也要推出了，里面包含了现在主流的架构，以及最新的技术，据说从理论到运用全部带着做，像现在面试常用的 Netty， Redis， Kafka，Zookeeper， Dubbo， Nginx + openResty + kong + Lua， ElasticSearch等技术都深入源码层级

1.1 Docker是什么

Docker是基于容器技术的轻量级虚拟化，是一个能够把开发的应用程序自动部署到容器的开源引擎。
Docker借鉴集装箱的概念，只不过集装箱用来运输货物，Docker运输软件，Docker并不关心：装的内容是什么、也不关心要运到何处。

可以把环境平移迁到另一个环境中，不会因为环境发生改变而产品一些不可预知的问题，上图示例：Docker容器环境通过镜像方式从window平滑移动到linux

1.2 Docker有什么

• Docker客户端和服务端
  客户端用来通过Docker守护进程，去访问Docker容器，Docker容器运行在 Docker主机上，也就是服务器上
• Docker镜像
  镜像相当于容器的“源代码”，镜像类似于类，而容器类似于实例；镜像类似于Maven仓库管理的jar
• Registry
  类似于Maven仓库，Docker公司提供的官方registry被称为Docker Hub
  仓库地址：https://hub.docker.com/
• Docker 容器
  容器是镜像的运行时实例，应用程序或服务运行在容器里面，容器就类似于一个虚拟化的运行环境。容器为镜像提供了一个标准的和隔离的运行环境。

1.3 Docker架构图

Docker machine：相当于docker的客户端
镜像查找过程：先查找本地，本地找不到去公共仓库（dockers hub）找，后期可以配置成自己的私有仓库（private registry）

1.4 Docker能干什么

1：加速本地开发和构建流程，使其更加高效、更加轻量化
可以做自己的镜像，后期就不用再做任何配置就可以得到相同环境
2：能让独立服务或应用程序在不同的环境中，得到相同的运行结果
3：用Docker创建隔离的环境来测试
4：Docker可以在开发者本机上构建复杂的环境，用来进行测试
5：构建一个多用户的平台即服务（PaaS）的基础设施
6：为开发、测试提供一个轻量级的独立沙盒环境
7：提供软件即服务（SaaS）应用程序
8：支持高性能、超大规模的宿主机部署

1.5 Docker的技术概述

Docker是基于容器技术的轻量级虚拟化，省去了传统虚拟化的hypervisor（运行于物理机和操作系统间的中间软件层）层，其虚拟化技术是基于内核的cgroup和namespace技术，处理逻辑与内核深度融合，所以其性能和物理机相近。
LXC（linux内核容器技术）：包括cgroup和namespace，进程沙盒等：
1：Namespace：命名空间，主要做访问隔离。其原理是针对一类资源进行抽象，并将其封装在一起提供给一个容器使用，对于不同的容器有不同的抽象，彼此之间是不可见的，从而做到访问隔离。
2：Cgroup：Control group的简称，称为控制组，主要做资源控制。其原理是将一组进程放进一个控制组中，通过给这个控制组分配指定的可用资源，达到控制这一组进程资源的目的
通信上，Docker并不直接和内核交互，而是通过一个更底层的工具Libcontainer与内核交互，Libcontainer是真正意义上的容器引擎，而Docker本身侧重于处理更上层的业务。

1.5.1 传统虚拟机结构与docker结构对：

Docker没有GuestOS，处理逻辑与内核

1.6 Docker的技术组件

1：文件系统隔离：每个容器都有自己的root系统
2：进程隔离：每个容器都运行在自己的进程环境中
3：网络隔离：容器间的虚拟网络接口和IP地址都是分开的
4：资源隔离和分组：使用cgroups，将cpu和内存之类的资源独立分配给每个docker容器
5：写时复制：文件系统都是通过写时复制创建的，这意味着文件系统是分层的、快速的，且占用磁盘空间更小
6：日志：容器会收集日志流并计入日志，用来进行日志分析和故障排查
7：交互式shell：用户可以通过终端，使用交互式shell来与docker服务器交互

1.7 Docker和传统虚拟机技术的不同

1：虚拟机是利用硬件虚拟化技术，来实现对硬件资源进行划分，同时通过一个hypervisor来实现对资源的完全隔离；容器上操作系统级别的虚拟化，利用的时候内核的cgroup和namespace特性，完全通过软件实现。
2：虚拟机会独占分配给自己的资源，各个虚拟机之间基本完全隔离，不存在资源共享，比较重量级；容器与主机共享操作系统内核，不同容器之间可以共享部分系统资源，因此相对更轻量级。
3：在一台物理机上能启动的虚拟机很有限，而且启动通常都在十几秒以上；我们可以在一台服务器上启动成百上千Docker容器，启动时间通常在秒级

1.8 Docker服务器安装要求

官方推荐使用Ubuntu，要求是64位机器，Linux3.8以上内核。这里选用Centos7.x。
在Centos7上安装Docker
yum install -y epel-release
yum install docker-io
安装后的配置文件在：/etc/sysconfig/docker
这是最简单的安装方式，学习足够用了，还有采用安装脚本的方式，这里就不去讲了，可以从官方文档获取, https://docs.docker.com/engine/installation/

1.9 Docker的基本使用

1.9.1 基本命令

• 启动Docker服务器
  service docker start

• 查看帮助
  docker --help
  docker 命令 --help

• 查看基本信息
  docker version：查看docker的版本号，包括客户端、服务端、依赖的Go等
  docker info：查看系统docker层面信息，包括管理的images, containers数等
  docker stats：查看容器状态信息

• 操作镜像
  docker search ：搜索镜像，在docker index中搜索image
  docker pull ：下载镜像，从docker registry server中下拉image
  docker images：查看镜像，列出images
  docker images -a：列出所有的images（包含历史）
  docker rmi ：删除一个或多个image

###1.9.2 操作容器
####1.9.2.1 使用镜像创建容器

docker run -i -t
docker run -i -t /bin/bash：
创建一个容器，运行其中的bash应用，退出后容器关闭
docker run -it --name 容器名 --restart=always
–restart：设置在容器退出后自动重启容器，默认是no，就是不重启；always：无论容器的退出码是多少，都会自动启动容器；也可以设置成on-failure，这样只有退出码为非0时，才会自动重启。还可以指定重启次数，例如：–restart=on-failure:3
docker run还可以如下常见参数：
-d：表示在后台运行
-v：挂载卷的映射
-p <host_port:contain_port>：
映射宿主机端口到容器，方便外部访问容器内服务，host_port可以省略，表示把 container_port 映射到一个动态端口。
-P：
自动绑定所有对外提供服务的容器端口，映射的端口将会从没有使用的端口池中自动选择

1.9.2.2 使用 -p 进行网络端口映射

（1）-p 5000:5000，默认-p标识会绑定本地主机上的指定端口
（2）可以指定绑定的网络地址，比如：
-p 127.0.0.1:5001:5002
（3）如果要绑定容器端口5002到宿主机动态端口，并且让localhost访问，如：
127.0.0.1::5002
（4）可以绑定UDP端口，在后面添加/udp，如：
-p 127.0.0.1:5000:5000/udp
（5）可以使用docker port快捷方式来绑定我们的端口，如：
docker port 容器id 5000
（6）-p可以使用多次，以配置多个端口

1.9.2.3 docker run 和 docker create

参数基本一样，run是创建容器并后台启动，create是只创建容器。docker run 相当于docker create 和 docker start。

1.9.2.4 查看容器

docker ps：列出当前所有正在运行的容器
docker ps -l ：列出最近一次启动的container
docker ps -a ：列出所有的container（包含历史，即运行过的container）

1.9.2.5 容器启动、关闭和重启

docker start/stop/restart <container> ：启动/停止/重启容器

1.9.2.6 进入正在运行的docker容器

docker exec -it [container_id] /bin/bash
docker attach [container_id]

1.9.2.7 删除容器

docker rm <container...> ：删除一个或多个container
docker rm `docker ps -a -q` ：删除所有的container
docker ps -a -q | xargs docker rm：同上, 删除所有的容器

1.9.2.8 查看容器的日志

docker logs 容器id 
docker logs –f 容器id，类似于 tail –f，要添加时间戳，可添加-t

1.9.2.9 查看容器内运行的进程

docker top 容器id

1.9.2.10 查看容器内部细节

docker inspect 容器id：获取更多的容器信息，包括名称、命令、网络配置等，主要有：
id：image id
parent：该layer的父层
comment：每层提交的备注信息
container：可以把容器保存成一个镜像，通常image的每个layer都保存自一个容器
config：该image的一些配置信息

也可用-f 也就是format来选定查看结果，如： docker inspect -f='{{.NetworkSettings.SandboxKey}}' 容器id，实际上，-f或者--format 支持完整的go语言模板