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 OverlayFS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。最初实现是基于 LXC,从 0.7 版本以后开始去除 LXC,转而使用自行开发的 libcontainer,从 1.11 版本开始,则进一步演进为使用 runC和 containerd。
runc是一个 Linux 命令行工具,用于根据 OCI容器运行时规范创建和运行容器。containerd是一个守护程序,它管理容器生命周期,提供了在一个节点上执行容器和管理镜像的最小功能集。
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。
下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后,在其上运行一个完整操作系统,在该系统上再运行所需应用进程;而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核,容器内没有自己的内核,而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。
作为一种新兴的虚拟化方式,Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。
由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销,Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度,都要比传统虚拟机技术更高效。因此,相比虚拟机技术,一个相同配置的主机,往往可以运行更多数量的应用。
传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟,而 Docker 容器应用,由于直接运行于宿主内核,无需启动完整的操作系统,因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。
开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致,导致有些 bug 并未在开发过程中被发现。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境,确保了应用运行环境一致性,从而不会再出现 「这段代码在我机器上没问题啊」 这类问题。
使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过 Dockerfile 来进行镜像构建,并结合 持续集成(Continuous Integration)系统进行集成测试,而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像,甚至结合 持续部署(Continuous Delivery/Deployment)系统进行自动部署。
而且使用 Dockerfile 使镜像构建透明化,不仅仅开发团队可以理解应用运行环境,也方便运维团队理解应用运行所需条件,帮助更好的生产环境中部署该镜像。
由于 Docker 确保了执行环境的一致性,使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行,无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云,甚至是笔记本,其运行结果是一致的。因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用,迁移到另一个平台上,而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。
Docker 使用的分层存储以及镜像的技术,使得应用重复部分的复用更为容易,也使得应用的维护更新更加简单,基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外,Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的 官方镜像,既可以直接在生产环境使用,又可以作为基础进一步定制,大大的降低了应用服务的镜像制作成本。
| 特性 | 容器 | 虚拟机 |
|---|---|---|
| 启动 | 秒级 | 分钟级 |
| 硬盘使用 | 一般为 MB |
一般为 GB |
| 性能 | 接近原生 | 弱于 |
| 系统支持量 | 单机支持上千个容器 | 一般几十个 |
Docker 包括三个基本概念
- 镜像(
Image) - 容器(
Container) - 仓库(
Repository)
理解了这三个概念,就理解了 Docker 的整个生命周期。
操作系统分为 内核 和 用户空间。对于 Linux 而言,内核启动后,会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像(Image),就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:18.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 18.04 最小系统的 root 文件系统。
Docker 镜像 是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像 不包含 任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。
因为镜像包含操作系统完整的 root 文件系统,其体积往往是庞大的,因此在 Docker 设计时,就充分利用 Union FS 的技术,将其设计为分层存储的架构。所以严格来说,镜像并非是像一个 ISO 那样的打包文件,镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,而是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。
镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。
分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。
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。
容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性,很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。
前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。每一个容器运行时,是以镜像为基础层,在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为 容器存储层。
容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。
按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用 数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。
数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器删除或者重新运行之后,数据却不会丢失。
镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主机上运行,但是,如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,Docker Registry 就是这样的服务。
一个 Docker Registry 中可以包含多个 仓库(Repository);每个仓库可以包含多个 标签(Tag);每个标签对应一个镜像。
通常,一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像,而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签,将以 latest 作为默认标签。
以 Ubuntu 镜像为例,ubuntu 是仓库的名字,其内包含有不同的版本标签,如,16.04, 18.04。我们可以通过 ubuntu:16.04,或者 ubuntu:18.04 来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签,比如 ubuntu,那将视为 ubuntu:latest。
仓库名经常以 两段式路径 形式出现,比如 jwilder/nginx-proxy,前者往往意味着 Docker Registry 多用户环境下的用户名,后者则往往是对应的软件名。
Docker Registry 公开服务是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry 服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像,并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。
最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub,这也是默认的 Registry,并拥有大量的高质量的 官方镜像。除此以外,还有 Red Hat 的 Quay.io;Google 的 Google Container Registry,Kubernetes的镜像使用的就是这个服务;代码托管平台 GitHub推出的 ghcr.io。
由于某些原因,在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对 Docker Hub 的镜像服务(Registry Mirror),这些镜像服务被称为 加速器。常见的有 阿里云加速器、DaoCloud 加速器等。使用加速器会直接从国内的地址下载 Docker Hub 的镜像,比直接从 Docker Hub 下载速度会提高很多。
国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 网易云镜像服务、DaoCloud 镜像市场、阿里云镜像库 等。
除了使用公开服务外,用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像,可以直接使用做为私有 Registry 服务。
开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现,足以支持 docker 命令,不影响使用。但不包含图形界面,以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。
除了官方的 Docker Registry 外,还有第三方软件实现了 Docker Registry API,甚至提供了用户界面以及一些高级功能。比如,Harbor和 Sonatype Nexus。
Docker 支持 64 位版本 CentOS 7/8,并且要求内核版本不低于 3.10。 CentOS 7 满足最低内核的要求,但由于内核版本比较低,部分功能(如 overlay2 存储层驱动)无法使用,并且部分功能可能不太稳定。
旧版本的 Docker 称为 docker 或者 docker-engine,使用以下命令卸载旧版本:
$ sudo yum remove docker \
docker-client \
docker-client-latest \
docker-common \
docker-latest \
docker-latest-logrotate \
docker-logrotate \
docker-selinux \
docker-engine-selinux \
docker-engine更新 yum 软件源缓存,并安装 docker-ce。
$ sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin$ sudo systemctl enable docker
$ sudo systemctl start docker$ docker run --rm hello-world国内从 Docker Hub 拉取镜像有时会遇到困难,此时可以配置镜像加速器。国内很多云服务商都提供了国内加速器服务。
编辑 /etc/docker/daemon.json,新增如下条目:
{
"experimental": true
}Docker 运行容器前需要本地存在对应的镜像,如果本地不存在该镜像,Docker 会从镜像仓库下载该镜像。
Docker Hub 上有大量的高质量的镜像可以用,从 Docker 镜像仓库获取镜像的命令是 docker pull。其命令格式为:
$ docker pull [选项] [Docker Registry 地址[:端口号]/]仓库名[:标签]镜像名称的格式:
- Docker 镜像仓库地址:地址的格式一般是
<域名/IP>[:端口号]。默认地址是 Docker Hub(docker.io)。 - 仓库名:如之前所说,这里的仓库名是两段式名称,即
<用户名>/<软件名>。对于 Docker Hub,如果不给出用户名,则默认为library,也就是官方镜像。
比如:
$ docker pull ubuntu:18.04
18.04: Pulling from library/ubuntu
8376114ff9b3: Pull complete
Digest: sha256:478caf1bec1afd54a58435ec681c8755883b7eb843a8630091890130b15a79af
Status: Downloaded newer image for ubuntu:18.04
docker.io/library/ubuntu:18.04上面的命令中没有给出 Docker 镜像仓库地址,因此将会从 Docker Hub (docker.io)获取镜像。而镜像名称是 ubuntu:18.04,因此将会获取官方镜像 library/ubuntu 仓库中标签为 18.04 的镜像。docker pull 命令的输出结果最后一行给出了镜像的完整名称,即: docker.io/library/ubuntu:18.04。
下载过程中可以看到我们之前提及的分层存储的概念,镜像是由多层存储所构成。下载也是一层层的去下载,并非单一文件。下载过程中给出了每一层的 ID 的前 12 位。并且下载结束后,给出该镜像完整的 sha256 的摘要,以确保下载一致性。
启动 Docker 里面的 bash 并且进行交互式操作的话,可以执行下面的命令:
$ docker run -it --rm ubuntu:18.04 bash
root@23b37d37fc98:/# cat /etc/os-release
NAME="Ubuntu"
VERSION="18.04.6 LTS (Bionic Beaver)"
ID=ubuntu
ID_LIKE=debian
PRETTY_NAME="Ubuntu 18.04.6 LTS"
VERSION_ID="18.04"
HOME_URL="https://www.ubuntu.com/"
SUPPORT_URL="https://help.ubuntu.com/"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.launchpad.net/ubuntu/"
PRIVACY_POLICY_URL="https://www.ubuntu.com/legal/terms-and-policies/privacy-policy"
VERSION_CODENAME=bionic
UBUNTU_CODENAME=bionicdocker run 就是运行容器的命令,上面使用的参数格式:
-it:这是两个参数,一个是-i:交互式操作,一个是-t终端。我们这里打算进入bash执行一些命令并查看返回结果,因此我们需要交互式终端。--rm:这个参数是说容器退出后随之将其删除。默认情况下,为了排障需求,退出的容器并不会立即删除,除非手动docker rm。我们这里只是随便执行个命令,看看结果,不需要排障和保留结果,因此使用--rm可以避免浪费空间。ubuntu:18.04:这是指用ubuntu:18.04镜像为基础来启动容器。bash:放在镜像名后的是 命令,这里我们希望有个交互式 Shell,因此用的是bash。
进入容器后,我们可以在 Shell 下操作,执行任何所需的命令。这里,我们执行了 cat /etc/os-release,这是 Linux 常用的查看当前系统版本的命令,从返回的结果可以看到容器内是 Ubuntu 18.04.1 LTS 系统。
列出已经下载下来的镜像,可以使用 docker image ls 命令:
$ docker image ls
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
ubuntu 18.04 f9ea66feed08 4 weeks ago 56.7MB列表包含了 仓库名、标签、镜像 ID、创建时间 以及 所占用的空间。
其中仓库名、标签在之前的基础概念章节已经介绍过了。镜像 ID 则是镜像的唯一标识,一个镜像可以对应多个 标签。
本地标识的所占用空间和在 Docker Hub 上看到的镜像大小不同。这是因为 Docker Hub 中显示的体积是压缩后的体积。在镜像下载和上传过程中镜像是保持着压缩状态的,因此 Docker Hub 所显示的大小是网络传输中更关心的流量大小。而 docker image ls 显示的是镜像下载到本地后,展开的大小。
docker image ls 列表中的镜像体积总和并非是所有镜像实际硬盘消耗。由于 Docker 镜像是多层存储结构,并且可以继承、复用,因此不同镜像可能会因为使用相同的基础镜像,从而拥有共同的层。由于 Docker 使用 Union FS,相同的层只需要保存一份即可,因此实际镜像硬盘占用空间很可能要比这个列表镜像大小的总和要小的多。
可以通过 docker system df 命令来便捷的查看镜像、容器、数据卷所占用的空间:
$ docker system df
TYPE TOTAL ACTIVE SIZE RECLAIMABLE
Images 1 0 56.65MB 56.65MB (100%)
Containers 0 0 0B 0B
Local Volumes 0 0 0B 0B
Build Cache 0 0 0B 0B镜像列表中,还可以看到一个特殊的镜像,这个镜像既没有仓库名,也没有标签,均为 <none>:
<none> <none> 00285df0df87 5 days ago 342 MB这个镜像原本是有镜像名和标签的,随着官方镜像维护,发布了新版本后,重新 docker pull 时,这个镜像名被转移到了新下载的镜像身上,而旧的镜像上的这个名称则被取消,从而成为了 <none>。除了 docker pull 可能导致这种情况,docker build 也同样可以导致这种现象。由于新旧镜像同名,旧镜像名称被取消,从而出现仓库名、标签均为 <none> 的镜像。这类无标签镜像也被称为 虚悬镜像(dangling image) ,可以用下面的命令 docker image ls -f dangling=true 专门显示这类镜像:
$ docker image ls -f dangling=true一般来说,虚悬镜像已经失去了存在的价值,是可以随意删除的,可以用下面的命令 docker image prune 删除:
$ docker image prune为了加速镜像构建、重复利用资源,Docker 会利用 中间层镜像。所以在使用一段时间后,可能会看到一些依赖的中间层镜像。默认的 docker image ls 列表中只会显示顶层镜像,如果希望显示包括中间层镜像在内的所有镜像的话,需要加 -a 参数。
$ docker image ls -a这样会看到很多无标签的镜像,与之前的虚悬镜像不同,这些无标签的镜像很多都是中间层镜像,是其它镜像所依赖的镜像。这些无标签镜像不应该删除,否则会导致上层镜像因为依赖丢失而出错。实际上,这些镜像也没必要删除,因为之前说过,相同的层只会存一遍,而这些镜像是别的镜像的依赖,因此并不会因为它们被列出来而多存了一份,无论如何你也会需要它们。只要删除那些依赖它们的镜像后,这些依赖的中间层镜像也会被连带删除。
不加任何参数的情况下,docker image ls 会列出所有顶层镜像,但是有时候我们只希望列出部分镜像。docker image ls 有好几个参数可以帮助做到这个事情。
# 根据仓库名列出镜像
$ docker image ls ubuntu
# 列出特定的某个镜像,也就是说指定仓库名和标签
$ docker image ls ubuntu:18.04docker image ls 还支持强大的过滤器参数 --filter,或者简写 -f。dangling 列出虚悬镜像,since 表示版本之后建立的镜像, before 表示版本之前建立的镜像,LABEL 根据创建时定义的 LABEL 过滤。
$ docker image ls -f dangling=true
$ docker image ls -f since=ubuntu:18.04
$ docker image ls -f before=ubuntu:18.04
$ docker image ls -f label=com.example.version=0.1对表格的结构不满意,希望自己组织列;或者不希望有标题,这样方便其它程序解析结果等,这就用到了 Go 的模板语法。
# 直接列出镜像结果,并且只包含镜像ID和仓库名
$ docker image ls --format "{{.ID}}: {{.Repository}}"
# 以表格等距显示,并且有标题行,和默认一样,不过自己定义列
$ docker image ls --format "table {{.ID}}\t{{.Repository}}\t{{.Tag}}"如果要删除本地的镜像,可以使用 docker image rm 命令,其格式为:
$ docker image rm [选项] <镜像1> [<镜像2> ...]其中,<镜像> 可以是 镜像短 ID、镜像长 ID、镜像名 或者 镜像摘要。
我们可以用镜像的完整 ID,也称为 长 ID,来删除镜像。使用脚本的时候可能会用长 ID,更多的时候是用 短 ID 来删除镜像。docker image ls 默认列出的就已经是短 ID 了,一般取前3个字符以上,只要足够区分于别的镜像就可以了。
$ docker image rm f9e
Untagged: ubuntu:18.04
Untagged: ubuntu@sha256:478caf1bec1afd54a58435ec681c8755883b7eb843a8630091890130b15a79af
Deleted: sha256:f9ea66feed08210b42684caa0bb96b9804bdc0f1d22aaaa242c7897edf237f7d
Deleted: sha256:abf82ff382a958fa1beb54b7c2cf45e1e5c80fe82f65ace56b7fb7cec47c4400删除行为分为两类,一类是 Untagged,另一类是 Deleted。我们之前介绍过,镜像的唯一标识是其 ID 和摘要,而一个镜像可以有多个标签。
删除镜像,实际上是在要求删除某个标签的镜像。首先需要做的是将满足要求的所有镜像标签都取消,这就是我们看到的 Untagged 的信息。因为一个镜像可以对应多个标签,因此当删除了所指定的标签后,可能还有别的标签指向了这个镜像,如果是这种情况,那么 Delete 行为就不会发生。所以并非所有的 docker image rm 都会产生删除镜像的行为,有可能仅仅是取消了某个标签而已。
当该镜像所有的标签都被取消了,该镜像很可能会失去了存在的意义,因此会触发删除行为。镜像是多层存储结构,因此在删除的时候也是从上层向基础层方向依次进行判断删除。镜像的多层结构让镜像复用变得非常容易,因此很有可能某个其它镜像正依赖于当前镜像的某一层。这种情况,依旧不会触发删除该层的行为。直到没有任何层依赖当前层时,才会真实的删除当前层。这就是为什么,有时候会奇怪,为什么明明没有别的标签指向这个镜像,但是它还是存在的原因,也是为什么有时候会发现所删除的层数和自己 docker pull 看到的层数不一样的原因。
除了镜像依赖以外,还需要注意的是容器对镜像的依赖。如果有用这个镜像启动的容器存在(即使容器没有运行),那么同样不可以删除这个镜像。之前讲过,容器是以镜像为基础,再加一层容器存储层,组成这样的多层存储结构去运行的。因此该镜像如果被这个容器所依赖的,那么删除必然会导致故障。如果这些容器是不需要的,应该先将它们删除,然后再来删除镜像。
docker commit 命令除了学习之外,还有一些特殊的应用场合,比如被入侵后保存现场等。但是,不要使用 docker commit 定制镜像,定制镜像应该使用 Dockerfile 来完成。
镜像是多层存储,每一层是在前一层的基础上进行的修改;而容器同样也是多层存储,是在以镜像为基础层,在其基础上加一层作为容器运行时的存储层。
定制一个 Web 服务器为例子:
$ docker run --name webserver -d -p 80:80 nginx这条命令会用 nginx 镜像启动一个容器,命名为 webserver,并且映射了 80 端口,这样我们可以用浏览器去访问这个 nginx 服务器。
可以使用 docker exec 命令进入容器,修改其内容。
$ docker exec -it webserver bash
root@3729b97e8226:/# echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html
root@3729b97e8226:/# exit
exit我们修改了容器的文件,也就是改动了容器的存储层。我们可以通过 docker diff 命令看到具体的改动。
$ docker diff webserver
C /root
A /root/.bash_history
C /usr
C /usr/share
C /usr/share/nginx
C /usr/share/nginx/html
C /usr/share/nginx/html/index.html
C /etc
C /etc/nginx
C /etc/nginx/conf.d
C /etc/nginx/conf.d/default.conf
C /var
C /var/cache
C /var/cache/nginx
A /var/cache/nginx/scgi_temp
A /var/cache/nginx/uwsgi_temp
A /var/cache/nginx/client_temp
A /var/cache/nginx/fastcgi_temp
A /var/cache/nginx/proxy_temp
C /run
A /run/nginx.pid当我们运行一个容器的时候(如果不使用卷的话),我们做的任何文件修改都会被记录于容器存储层里。而 Docker 提供了一个 docker commit 命令,可以将容器的存储层保存下来成为镜像。换句话说,就是在原有镜像的基础上,再叠加上容器的存储层,并构成新的镜像。以后我们运行这个新镜像的时候,就会拥有原有容器最后的文件变化。
docker commit 的语法格式为:
docker commit [选项] <容器ID或容器名> [<仓库名>[:<标签>]]我们可以用下面的命令将容器保存为镜像:
$ docker commit \
--author "xiangyuhu" \
--message "修改了默认网页" \
webserver \
nginx:v2
sha256:5f0029926b5f32bb084f556e07effb6ea2d782aee8cd995c70fd7a99ec266afd其中 --author 是指定修改的作者,而 --message 则是记录本次修改的内容。这点和 git 版本控制相似,不过这里这些信息可以省略留空。
新的镜像定制好后,我们可以来运行这个镜像。
$ docker run --name web2 -d -p 81:80 nginx:v2使用 docker commit 命令虽然可以比较直观的帮助理解镜像分层存储的概念,但是实际环境中并不会这样使用。
首先,如果仔细观察之前的 docker diff webserver 的结果,你会发现除了真正想要修改的 /usr/share/nginx/html/index.html 文件外,由于命令的执行,还有很多文件被改动或添加了。这还仅仅是最简单的操作,如果是安装软件包、编译构建,那会有大量的无关内容被添加进来,将会导致镜像极为臃肿。
此外,使用 docker commit 意味着所有对镜像的操作都是黑箱操作,生成的镜像也被称为 黑箱镜像,换句话说,就是除了制作镜像的人知道执行过什么命令、怎么生成的镜像,别人根本无从得知。而且,即使是这个制作镜像的人,过一段时间后也无法记清具体的操作。
任何修改的结果仅仅是在当前层进行标记、添加、修改,而不会改动上一层。如果使用 docker commit 制作镜像,以及后期修改的话,每一次修改都会让镜像更加臃肿一次,所删除的上一层的东西并不会丢失,会一直如影随形的跟着这个镜像,即使根本无法访问到。这会让镜像更加臃肿。
如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本,用这个脚本来构建、定制镜像,那么之前提及的无法重复的问题、镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。
Dockerfile 是一个文本文件,其内包含了一条条的 指令(Instruction),每一条指令构建一层,因此每一条指令的内容,就是描述该层应当如何构建。
定制 nginx 镜像为例,使用 Dockerfile 来定制。
FROM nginx
RUN echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html所谓定制镜像,那一定是以一个镜像为基础,在其上进行定制。就像我们之前运行了一个 nginx 镜像的容器,再进行修改一样,基础镜像是必须指定的。而 FROM 就是指定 基础镜像,因此一个 Dockerfile 中 FROM 是必备的指令,并且必须是第一条指令。
除了选择现有镜像为基础镜像外,Docker 还存在一个特殊的镜像,名为 scratch。这个镜像是虚拟的概念,并不实际存在,它表示一个空白的镜像。
FROM scratch
...如果你以 scratch 为基础镜像的话,意味着你不以任何镜像为基础,接下来所写的指令将作为镜像第一层开始存在。
不以任何系统为基础,直接将可执行文件复制进镜像的做法并不罕见,对于 Linux 下静态编译的程序来说,并不需要有操作系统提供运行时支持,所需的一切库都已经在可执行文件里了,因此直接 FROM scratch 会让镜像体积更加小巧。使用 Go 语言 开发的应用很多会使用这种方式来制作镜像,这也是为什么有人认为 Go 是特别适合容器微服务架构的语言的原因之一。
RUN 指令是用来执行命令行命令的。由于命令行的强大能力,RUN 指令在定制镜像时是最常用的指令之一。其格式有两种:
- shell 格式:
RUN <命令>,就像直接在命令行中输入的命令一样。刚才写的 Dockerfile 中的RUN指令就是这种格式。
RUN echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html- exec 格式:
RUN ["可执行文件", "参数1", "参数2"],这更像是函数调用中的格式。
Dockerfile 中每一个指令都会建立一层,RUN 也不例外。每一个 RUN 的行为,就和刚才我们手工建立镜像的过程一样:新建立一层,在其上执行这些命令,执行结束后,commit 这一层的修改,构成新的镜像。
Union FS 是有最大层数限制的,比如 AUFS,曾经是最大不得超过 42 层,现在是不得超过 127 层。
FROM debian:stretch
RUN set -x; buildDeps='gcc libc6-dev make wget' \
&& apt-get update \
&& apt-get install -y $buildDeps \
&& wget -O redis.tar.gz "http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz" \
&& mkdir -p /usr/src/redis \
&& tar -xzf redis.tar.gz -C /usr/src/redis --strip-components=1 \
&& make -C /usr/src/redis \
&& make -C /usr/src/redis install \
&& rm -rf /var/lib/apt/lists/* \
&& rm redis.tar.gz \
&& rm -r /usr/src/redis \
&& apt-get purge -y --auto-remove $buildDepsDockerfile 支持 Shell 类的行尾添加 \ 的命令换行方式,以及行首 # 进行注释的格式。良好的格式,比如换行、缩进、注释等,会让维护、排障更为容易,这是一个比较好的习惯。
镜像是多层存储,每一层的东西并不会在下一层被删除,会一直跟随着镜像。因此镜像构建时,一定要确保每一层只添加真正需要添加的东西,任何无关的东西都应该清理掉。
执行命令:
$ docker build -t nginx:v3 .使用了 docker build 命令进行镜像构建。其格式为:
$ docker build [选项] <上下文路径/URL/->docker build 的工作原理。Docker 在运行时分为 Docker 引擎(也就是服务端守护进程)和客户端工具。Docker 的引擎提供了一组 REST API,被称为 Docker Remote API,而如 docker 命令这样的客户端工具,则是通过这组 API 与 Docker 引擎交互,从而完成各种功能。因此,虽然表面上我们好像是在本机执行各种 docker 功能,但实际上,一切都是使用的远程调用形式在服务端(Docker 引擎)完成。也因为这种 C/S 设计,让我们操作远程服务器的 Docker 引擎变得轻而易举。
当我们进行镜像构建的时候,并非所有定制都会通过 RUN 指令完成,经常会需要将一些本地文件复制进镜像,比如通过 COPY 指令、ADD 指令等。而 docker build 命令构建镜像,其实并非在本地构建,而是在服务端,也就是 Docker 引擎中构建的。
当构建的时候,用户会指定构建镜像上下文的路径,docker build 命令得知这个路径后,会将路径下的所有内容打包,然后上传给 Docker 引擎。这样 Docker 引擎收到这个上下文包后,展开就会获得构建镜像所需的一切文件。
命令 docker build -t nginx:v3 . 中的这个 .,实际上是在指定上下文的目录,docker build 命令会将该目录下的内容打包交给 Docker 引擎以帮助构建镜像。
一般大家习惯性的会使用默认的文件名 Dockerfile,以及会将其置于镜像构建上下文目录中。
# 直接用 Git repo 进行构建
$ docker build -t hello-world https://github.com/docker-library/hello-world.git#master:amd64/hello-world
# 用给定的 tar 压缩包构建
$ docker build http://server/context.tar.gz
# 从标准输入中读取 Dockerfile 进行构建
$ docker build - < Dockerfile
$ cat Dockerfile | docker build -
# 从标准输入中读取上下文压缩包进行构建
$ docker build - < context.tar.gz格式:
COPY [--chown=<user>:<group>] <源路径>... <目标路径>COPY [--chown=<user>:<group>] ["<源路径1>",... "<目标路径>"]
和 RUN 指令一样,也有两种格式,一种类似于命令行,一种类似于函数调用。
COPY 指令将从构建上下文目录中 <源路径> 的文件/目录复制到新的一层的镜像内的 <目标路径> 位置。
<源路径> 可以是多个,甚至可以是通配符,其通配符规则要满足 Go 的 filepath.Match 规则。
<目标路径> 可以是容器内的绝对路径,也可以是相对于工作目录的相对路径(工作目录可以用 WORKDIR 指令来指定)。目标路径不需要事先创建,如果目录不存在会在复制文件前先行创建缺失目录。
使用 COPY 指令,源文件的各种元数据都会保留。比如读、写、执行权限、文件变更时间等。这个特性对于镜像定制很有用。
在使用该指令的时候还可以加上 --chown=<user>:<group> 选项来改变文件的所属用户及所属组。
如果源路径为文件夹,复制的时候不是直接复制该文件夹,而是将文件夹中的内容复制到目标路径。
ADD 指令和 COPY 的格式和性质基本一致。但是在 COPY 基础上增加了一些功能。
比如 <源路径> 可以是一个 URL,这种情况下,Docker 引擎会试图去下载这个链接的文件放到 <目标路径> 去。下载后的文件权限自动设置为 600,如果这并不是想要的权限,那么还需要增加额外的一层 RUN 进行权限调整,另外,如果下载的是个压缩包,需要解压缩,也一样还需要额外的一层 RUN 指令进行解压缩。所以不如直接使用 RUN 指令,然后使用 wget 或者 curl 工具下载,处理权限、解压缩、然后清理无用文件更合理。
如果 <源路径> 为一个 tar 压缩文件的话,压缩格式为 gzip, bzip2 以及 xz 的情况下,ADD 指令将会自动解压缩这个压缩文件到 <目标路径> 去。
如果我们真的是希望复制个压缩文件进去,而不解压缩,这时就不可以使用 ADD 命令了。
在 Docker 官方的 Dockerfile 最佳实践文档 中要求,尽可能的使用 COPY,因为 COPY 的语义很明确,就是复制文件而已,而 ADD 则包含了更复杂的功能,其行为也不一定很清晰。最适合使用 ADD 的场合,就是所提及的需要自动解压缩的场合。
另外需要注意的是,ADD 指令会令镜像构建缓存失效,从而可能会令镜像构建变得比较缓慢。
因此在 COPY 和 ADD 指令中选择的时候,可以遵循这样的原则,所有的文件复制均使用 COPY 指令,仅在需要自动解压缩的场合使用 ADD。
CMD 指令的格式和 RUN 相似,也是两种格式:
shell格式:CMD <命令>exec格式:CMD ["可执行文件", "参数1", "参数2"...]- 参数列表格式:
CMD ["参数1", "参数2"...]。在指定了ENTRYPOINT指令后,用CMD指定具体的参数。
Docker 不是虚拟机,容器就是进程。既然是进程,那么在启动容器的时候,需要指定所运行的程序及参数。CMD 指令就是用于指定默认的容器主进程的启动命令的。
在运行时可以指定新的命令来替代镜像设置中的这个默认命令,比如,ubuntu 镜像默认的 CMD 是 /bin/bash,如果我们直接 docker run -it ubuntu 的话,会直接进入 bash。我们也可以在运行时指定运行别的命令,如 docker run -it ubuntu cat /etc/os-release。这就是用 cat /etc/os-release 命令替换了默认的 /bin/bash 命令了,输出了系统版本信息。
在指令格式上,一般推荐使用 exec 格式,这类格式在解析时会被解析为 JSON 数组,因此一定要使用双引号 ",而不要使用单引号。
如果使用 shell 格式的话,实际的命令会被包装为 sh -c 的参数的形式进行执行。比如:
CMD echo $HOME在实际执行中,会将其变更为:
CMD [ "sh", "-c", "echo $HOME" ]Docker 不是虚拟机,容器中的应用都应该以前台执行,而不是像虚拟机、物理机里面那样,用 systemd 去启动后台服务,容器内没有后台服务的概念。
ENTRYPOINT 的格式和 RUN 指令格式一样,分为 exec 格式和 shell 格式。
ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样,都是在指定容器启动程序及参数。ENTRYPOINT 在运行时也可以替代,不过比 CMD 要略显繁琐,需要通过 docker run 的参数 --entrypoint 来指定。
当指定了 ENTRYPOINT 后,CMD 的含义就发生了改变,不再是直接的运行其命令,而是将 CMD 的内容作为参数传给 ENTRYPOINT 指令,换句话说实际执行时,将变为:
<ENTRYPOINT> "<CMD>"场景一:让镜像变成像命令一样使用
FROM ubuntu:18.04
RUN apt-get update \
&& apt-get install -y curl \
&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "http://myip.ipip.net" ]使用命令:
$ docker run myip
当前 IP:113.108.77.66 来自于:中国 广东 深圳 电信
$ docker run myip -i
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 68
Content-Type: text/plain; charset=utf-8
Date: Thu, 07 Jul 2022 12:03:31 GMT
Server: WAF
X-Cache: MISS from SZ-SQUIDWEB-79
X-Cache-Lookup: MISS from SZ-SQUIDWEB-79:8080
X-Request-Id: 1804f1f76ef953287fdc6b04406a2dbf
当前 IP:113.108.77.66 来自于:中国 广东 深圳 电信当存在 ENTRYPOINT 后,CMD 的内容将会作为参数传给 ENTRYPOINT,而这里 -i 就是新的 CMD,因此会作为参数传给 curl,从而达到了我们预期的效果。
场景二:应用运行前的准备工作
启动容器就是启动主进程,但有些时候,启动主进程前,需要一些准备工作。
比如 mysql 类的数据库,可能需要一些数据库配置、初始化的工作,这些工作要在最终的 mysql 服务器运行之前解决。
此外,可能希望避免使用 root 用户去启动服务,从而提高安全性,而在启动服务前还需要以 root 身份执行一些必要的准备工作,最后切换到服务用户身份启动服务。或者除了服务外,其它命令依旧可以使用 root 身份执行,方便调试等。
这些准备工作是和容器 CMD 无关的,无论 CMD 为什么,都需要事先进行一个预处理的工作。这种情况下,可以写一个脚本,然后放入 ENTRYPOINT 中去执行,而这个脚本会将接到的参数(也就是 <CMD>)作为命令,在脚本最后执行。
格式有两种:
ENV <key> <value>ENV <key1>=<value1> <key2>=<value2>...
这个指令很简单,就是设置环境变量而已,无论是后面的其它指令,如 RUN,还是运行时的应用,都可以直接使用这里定义的环境变量。
定义了环境变量,那么在后续的指令中,就可以使用这个环境变量。比如在官方 node 镜像 Dockerfile 中,就有类似这样的代码:
ENV NODE_VERSION 7.2.0
RUN curl -SLO "https://nodejs.org/dist/v$NODE_VERSION/node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" \
&& curl -SLO "https://nodejs.org/dist/v$NODE_VERSION/SHASUMS256.txt.asc" \
&& gpg --batch --decrypt --output SHASUMS256.txt SHASUMS256.txt.asc \
&& grep " node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz\$" SHASUMS256.txt | sha256sum -c - \
&& tar -xJf "node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" -C /usr/local --strip-components=1 \
&& rm "node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" SHASUMS256.txt.asc SHASUMS256.txt \
&& ln -s /usr/local/bin/node /usr/local/bin/nodejs在这里先定义了环境变量 NODE_VERSION,其后的 RUN 这层里,多次使用 $NODE_VERSION 来进行操作定制。可以看到,将来升级镜像构建版本的时候,只需要更新 7.2.0 即可,Dockerfile 构建维护变得更轻松了。
下列指令可以支持环境变量展开: ADD、COPY、ENV、EXPOSE、FROM、LABEL、USER、WORKDIR、VOLUME、STOPSIGNAL、ONBUILD、RUN。
可以从这个指令列表里感觉到,环境变量可以使用的地方很多,很强大。通过环境变量,我们可以让一份 Dockerfile 制作更多的镜像,只需使用不同的环境变量即可。
格式:ARG <参数名>[=<默认值>]
构建参数和 ENV 的效果一样,都是设置环境变量。所不同的是,ARG 所设置的构建环境的环境变量,在将来容器运行时是不会存在这些环境变量的。但是不要因此就使用 ARG 保存密码之类的信息,因为 docker history 还是可以看到所有值的。
Dockerfile 中的 ARG 指令是定义参数名称,以及定义其默认值。该默认值可以在构建命令 docker build 中用 --build-arg <参数名>=<值> 来覆盖。
灵活的使用 ARG 指令,能够在不修改 Dockerfile 的情况下,构建出不同的镜像。
ARG 指令有生效范围,如果在 FROM 指令之前指定,那么只能用于 FROM 指令中:
# 这个变量在每个 FROM 中都生效
ARG DOCKER_USERNAME=library
FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine
RUN set -x ; echo 1
FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine
RUN set -x ; echo 2要想正常输出,你必须在 FROM 之后再次指定 ARG:
ARG DOCKER_USERNAME=library
FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine
# 在FROM 之后使用变量,必须在每个阶段分别指定
ARG DOCKER_USERNAME=library
RUN set -x ; echo ${DOCKER_USERNAME}
FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine
# 在FROM 之后使用变量,必须在每个阶段分别指定
ARG DOCKER_USERNAME=library
RUN set -x ; echo ${DOCKER_USERNAME}格式为:
VOLUME ["<路径1>", "<路径2>"...]VOLUME <路径>
为了防止运行时用户忘记将动态文件所保存目录挂载为卷,在 Dockerfile 中,我们可以事先指定某些目录挂载为匿名卷,这样在运行时如果用户不指定挂载,其应用也可以正常运行,不会向容器存储层写入大量数据。
VOLUME /data这里的 /data 目录就会在容器运行时自动挂载为匿名卷,任何向 /data 中写入的信息都不会记录进容器存储层,从而保证了容器存储层的无状态化。
$ docker run -d -v mydata:/data xxxx在这行命令中,就使用了 mydata 这个命名卷挂载到了 /data 这个位置,替代了 Dockerfile 中定义的匿名卷的挂载配置。
格式为 EXPOSE <端口1> [<端口2>...]。
EXPOSE 指令是声明容器运行时提供服务的端口,这只是一个声明,在容器运行时并不会因为这个声明应用就会开启这个端口的服务。在 Dockerfile 中写入这样的声明有两个好处,一个是帮助镜像使用者理解这个镜像服务的守护端口,以方便配置映射;另一个用处则是在运行时使用随机端口映射时,也就是 docker run -P 时,会自动随机映射 EXPOSE 的端口。
要将 EXPOSE 和在运行时使用 -p <宿主端口>:<容器端口> 区分开来。-p,是映射宿主端口和容器端口,换句话说,就是将容器的对应端口服务公开给外界访问,而 EXPOSE 仅仅是声明容器打算使用什么端口而已,并不会自动在宿主进行端口映射。
格式为 WORKDIR <工作目录路径>。
使用 WORKDIR 指令可以来指定工作目录(或者称为当前目录),以后各层的当前目录就被改为指定的目录,如该目录不存在,WORKDIR 会帮你建立目录。
如果需要改变以后各层的工作目录的位置,那么应该使用 WORKDIR 指令。
WORKDIR /app
RUN echo "hello" > world.txt如果你的 WORKDIR 指令使用的相对路径,那么所切换的路径与之前的 WORKDIR 有关。
格式:USER <用户名>[:<用户组>]
USER 指令和 WORKDIR 相似,都是改变环境状态并影响以后的层。WORKDIR 是改变工作目录,USER 则是改变之后层的执行 RUN, CMD 以及 ENTRYPOINT 这类命令的身份。
注意,USER 只是帮助你切换到指定用户而已,这个用户必须是事先建立好的,否则无法切换。
RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
USER redis
RUN [ "redis-server" ]如果以 root 执行的脚本,在执行期间希望改变身份,比如希望以某个已经建立好的用户来运行某个服务进程,不要使用 su 或者 sudo,这些都需要比较麻烦的配置,而且在 TTY 缺失的环境下经常出错。建议使用 gosu。
# 建立 redis 用户,并使用 gosu 换另一个用户执行命令
RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
# 下载 gosu
RUN wget -O /usr/local/bin/gosu "https://github.com/tianon/gosu/releases/download/1.12/gosu-amd64" \
&& chmod +x /usr/local/bin/gosu \
&& gosu nobody true
# 设置 CMD,并以另外的用户执行
CMD [ "exec", "gosu", "redis", "redis-server" ]格式:
HEALTHCHECK [选项] CMD <命令>:设置检查容器健康状况的命令HEALTHCHECK NONE:如果基础镜像有健康检查指令,使用这行可以屏蔽掉其健康检查指令
HEALTHCHECK 指令是告诉 Docker 应该如何进行判断容器的状态是否正常。
在没有 HEALTHCHECK 指令前,Docker 引擎只可以通过容器内主进程是否退出来判断容器是否状态异常。很多情况下这没问题,但是如果程序进入死锁状态,或者死循环状态,应用进程并不退出,但是该容器已经无法提供服务了。在 1.12 以前,Docker 不会检测到容器的这种状态,从而不会重新调度,导致可能会有部分容器已经无法提供服务了却还在接受用户请求。
而自 1.12 之后,Docker 提供了 HEALTHCHECK 指令,通过该指令指定一行命令,用这行命令来判断容器主进程的服务状态是否还正常,从而比较真实的反应容器实际状态。
当在一个镜像指定了 HEALTHCHECK 指令后,用其启动容器,初始状态会为 starting,在 HEALTHCHECK 指令检查成功后变为 healthy,如果连续一定次数失败,则会变为 unhealthy。
HEALTHCHECK 支持下列选项:
--interval=<间隔>:两次健康检查的间隔,默认为 30 秒;--timeout=<时长>:健康检查命令运行超时时间,如果超过这个时间,本次健康检查就被视为失败,默认 30 秒;--retries=<次数>:当连续失败指定次数后,则将容器状态视为unhealthy,默认 3 次。
和 CMD, ENTRYPOINT 一样,HEALTHCHECK 只可以出现一次,如果写了多个,只有最后一个生效。
在 HEALTHCHECK [选项] CMD 后面的命令,格式和 ENTRYPOINT 一样,分为 shell 格式,和 exec 格式。命令的返回值决定了该次健康检查的成功与否:0:成功;1:失败;2:保留,不要使用这个值。
LABEL 指令用来给镜像以键值对的形式添加一些元数据(metadata)。
LABEL <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> ...还可以用一些标签来申明镜像的作者、文档地址等:
LABEL org.opencontainers.image.authors="yeasy"
LABEL org.opencontainers.image.documentation="https://yeasy.gitbooks.io"具体可以参考 https://github.com/opencontainers/image-spec/blob/master/annotations.md
格式:SHELL ["executable", "parameters"]
SHELL 指令可以指定 RUN ENTRYPOINT CMD 指令的 shell,Linux 中默认为 ["/bin/sh", "-c"]
格式:ONBUILD <其它指令>。
ONBUILD 是一个特殊的指令,它后面跟的是其它指令,比如 RUN, COPY 等,而这些指令,在当前镜像构建时并不会被执行。只有当以当前镜像为基础镜像,去构建下一级镜像的时候才会被执行。
Dockerfile 中的其它指令都是为了定制当前镜像而准备的,唯有 ONBUILD 是为了帮助别人定制自己而准备的。
在 Docker 17.05 版本之前,我们构建 Docker 镜像时,通常会采用两种方式:
一种方式是将所有的构建过程编包含在一个 Dockerfile 中,包括项目及其依赖库的编译、测试、打包等流程,这里可能会带来的一些问题:
- 镜像层次多,镜像体积较大,部署时间变长
- 源代码存在泄露的风险
另一种方式,就是我们事先在一个 Dockerfile 将项目及其依赖库编译测试打包好后,再将其拷贝到运行环境中,这种方式需要我们编写两个 Dockerfile 和一些编译脚本才能将其两个阶段自动整合起来,这种方式虽然可以很好地规避第一种方式存在的风险,但明显部署过程较复杂。
为解决以上问题,Docker v17.05 开始支持多阶段构建 (multistage builds)。使用多阶段构建我们就可以很容易解决前面提到的问题,并且只需要编写一个 Dockerfile。
我们可以使用 as 来为某一阶段命名,例如:
FROM golang:alpine as builder例如当我们只想构建 builder 阶段的镜像时,增加 --target=builder 参数即可:
$ docker build --target builder -t username/imagename:tag .上面例子中我们使用 COPY --from=0 /go/src/github.com/go/helloworld/app . 从上一阶段的镜像中复制文件,我们也可以复制任意镜像中的文件。
$ COPY --from=nginx:latest /etc/nginx/nginx.conf /nginx.conf格式:docker import [选项] <文件>|<URL>|- [<仓库名>[:<标签>]]
压缩包可以是本地文件、远程 Web 文件,甚至是从标准输入中得到。压缩包将会在镜像 / 目录展开,并直接作为镜像第一层提交。
Docker 还提供了 docker save 和 docker load 命令,用以将镜像保存为一个文件,然后传输到另一个位置上,再加载进来。这是在没有 Docker Registry 时的做法,现在已经不推荐,镜像迁移应该直接使用 Docker Registry,无论是直接使用 Docker Hub 还是使用内网私有 Registry 都可以。
Docker 镜像是怎么实现增量的修改和维护的?
每个镜像都由很多层次构成,Docker 使用 Union FS 将这些不同的层结合到一个镜像中去。
通常 Union FS 有两个用途, 一方面可以实现不借助 LVM、RAID 将多个 disk 挂到同一个目录下,另一个更常用的就是将一个只读的分支和一个可写的分支联合在一起,Live CD 正是基于此方法可以允许在镜像不变的基础上允许用户在其上进行一些写操作。
Docker 在 OverlayFS 上构建的容器也是利用了类似的原理。
容器是独立运行的一个或一组应用,以及它们的运行态环境。对应的,虚拟机可以理解为模拟运行的一整套操作系统(提供了运行态环境和其他系统环境)和跑在上面的应用。
启动容器有两种方式,一种是基于镜像新建一个容器并启动,另外一个是将在终止状态(exited)的容器重新启动。
因为 Docker 的容器实在太轻量级了,很多时候用户都是随时删除和新创建容器。
所需要的命令主要为 docker run。
# 输出一个 “Hello World”,之后终止容器
$ docker run ubuntu:18.04 /bin/echo 'Hello world'
Hello world
# 启动一个 bash 终端,允许用户进行交互
$ docker run -t -i ubuntu:18.04 /bin/bash
root@af8bae53bdd3:/#其中,-t 选项让Docker分配一个伪终端(pseudo-tty)并绑定到容器的标准输入上, -i 则让容器的标准输入保持打开。
当利用 docker run 来创建容器时,Docker 在后台运行的标准操作包括:
- 检查本地是否存在指定的镜像,不存在就从 registry 下载
- 利用镜像创建并启动一个容器
- 分配一个文件系统,并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层
- 从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去
- 从地址池配置一个 ip 地址给容器
- 执行用户指定的应用程序
- 执行完毕后容器被终止
可以利用 docker container start 命令,直接将一个已经终止(exited)的容器启动运行。
更多的时候,需要让 Docker 在后台运行而不是直接把执行命令的结果输出在当前宿主机下。此时,可以通过添加 -d 参数来实现。
# 如果不使用 -d 参数运行容器,容器会把输出的结果 (STDOUT) 打印到宿主机上面
$ docker run ubuntu:18.04 /bin/sh -c "while true; do echo hello world; sleep 1; done"
hello world
hello world
# 如果使用了 -d 参数运行容器,容器会在后台运行并不会把输出的结果 (STDOUT) 打印到宿主机上面(输出结果可以用 docker logs 查看)。
$ docker run -d ubuntu:18.04 /bin/sh -c "while true; do echo hello world; sleep 1; done"
adc676f7959fbef27346dc16965f1490d59f2b0a620e41506312e05b12f53019注: 容器是否会长久运行,是和 docker run 指定的命令有关,和 -d 参数无关。
使用 -d 参数启动后会返回一个唯一的 id,也可以通过 docker container ls 命令来查看容器信息。
要获取容器的输出信息,可以通过 docker container logs 命令。
$ docker container logs adc6
hello world
hello world可以使用 docker container stop 来终止一个运行中的容器。
此外,当 Docker 容器中指定的应用终结时,容器也自动终止。
例如对于上一章节中只启动了一个终端的容器,用户通过 exit 命令或 Ctrl+d 来退出终端时,所创建的容器立刻终止。
终止状态的容器可以用 docker container ls -a 命令看到。
$ docker container ls -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
adc676f7959f ubuntu:18.04 "/bin/sh -c 'while t…" 5 minutes ago Up 5 minutes musing_diffie
ad8fcd693ab5 nginx:v4 "/docker-entrypoint.…" 3 hours ago Up 3 hours (healthy) 0.0.0.0:80->80/tcp web处于终止状态的容器,可以通过 docker container start 命令来重新启动。
此外,docker container restart 命令会将一个运行态的容器终止,然后再重新启动它。
在使用 -d 参数时,容器启动后会进入后台。
某些时候需要进入容器进行操作,包括使用 docker attach 命令或 docker exec 命令。
$ docker run -dit ubuntu
80468b92032137a063eb799649a2ba9c282aa820a7f9ca501d11695f34dddfdc
$ docker container ls
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
80468b920321 ubuntu "bash" 19 seconds ago Up 19 seconds lucid_kilby
$ docker attach 8046
root@80468b920321:/# 注意: 如果从这个 stdin 中 exit,会导致容器的停止。
-i -t 参数:docker exec 后边可以跟多个参数,这里主要说明 -i -t 参数。
只用 -i 参数时,由于没有分配伪终端,界面没有我们熟悉的 Linux 命令提示符,但命令执行结果仍然可以返回。
当 -i -t 参数一起使用时,则可以看到我们熟悉的 Linux 命令提示符。
$ docker run -dit ubuntu
65d95cc1d6efea175fae747f10bd8843bdaa7abcb35f723eec5efde53e65cc4f
$ docker container ls
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
65d95cc1d6ef ubuntu "bash" 22 seconds ago Up 21 seconds exciting_stonebraker
$ docker exec -i 65d9 bash
ls
...
$ docker exec -it 65d9 bash
root@69d137adef7a:/# ls
bin boot dev etc home lib media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var如果从这个 stdin 中 exit,不会导致容器的停止。推荐使用 docker exec。
如果要导出本地某个容器,可以使用 docker export 命令。
$ docker container ls -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
65d95cc1d6ef ubuntu "bash" 22 seconds ago Up 21 seconds exciting_stonebraker
$ docker export 65d95cc1d6ef > ubuntu.tar可以使用 docker import 从容器快照文件中再导入为镜像。
$ cat ubuntu.tar | docker import - test/ubuntu:v1.0
sha256:f8169b37db819bca9806f6e315afdc55ea91aba2693f7731f2258b3e7d3cd46f
$ docker image ls
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
test/ubuntu v1.0 f8169b37db81 18 seconds ago 69.2MB也可以通过指定 URL 或者某个目录来导入。
$ docker import http://example.com/exampleimage.tgz example/imagerepo可以使用 docker container rm 来删除一个处于终止状态的容器。
如果要删除一个运行中的容器,可以添加 -f 参数。Docker 会发送 SIGKILL 信号给容器。
用 docker container ls -a 命令可以查看所有已经创建的包括终止状态的容器,如果数量太多要一个个删除可能会很麻烦,用下面的命令可以清理掉所有处于终止状态的容器。
$ docker container prune仓库(Repository)是集中存放镜像的地方。
一个容易混淆的概念是注册服务器(Registry)。实际上注册服务器是管理仓库的具体服务器,每个服务器上可以有多个仓库,而每个仓库下面有多个镜像。从这方面来说,仓库可以被认为是一个具体的项目或目录。例如对于仓库地址 docker.io/ubuntu 来说,docker.io 是注册服务器地址,ubuntu 是仓库名。
目前 Docker 官方维护了一个公共仓库 Docker Hub。大部分需求都可以通过在 Docker Hub 中直接下载镜像来实现。
可以通过执行 docker login 命令交互式的输入用户名及密码来完成在命令行界面登录 Docker Hub。
可以通过 docker logout 退出登录。
可以通过 docker search 命令来查找官方仓库中的镜像,并利用 docker pull 命令来将它下载到本地。
$ docker search centos
NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED
centos The official build of CentOS. 7229 [OK]
kasmweb/centos-7-desktop CentOS 7 desktop for Kasm Workspaces 21 根据是否是官方提供,可将镜像分为两类。一种是类似 centos 这样的镜像,被称为基础镜像或根镜像。这些基础镜像由 Docker 公司创建、验证、支持、提供。这样的镜像往往使用单个单词作为名字。还有一种类型,比如 kasmweb/centos-7-desktop 镜像,它是由 Docker Hub 的注册用户创建并维护的,往往带有用户名称前缀。可以通过前缀 username/ 来指定使用某个用户提供的镜像,比如 kasmweb 用户。
另外,在查找的时候通过 --filter=stars=N 参数可以指定仅显示收藏数量为 N 以上的镜像。
用户也可以在登录后通过 docker push 命令来将自己的镜像推送到 Docker Hub。
可以使用官方 registry 镜像来运行。
$ docker run -d -p 5000:5000 --restart=always --name registry registry这将使用官方的 registry 镜像来启动私有仓库。默认情况下,仓库会被创建在容器的 /var/lib/registry 目录下。你可以通过 -v 参数来将镜像文件存放在本地的指定路径。例如下面的例子将上传的镜像放到本地的 /opt/data/registry 目录。
$ docker run -d \
-p 5000:5000 \
-v /opt/data/registry:/var/lib/registry \
registry创建好私有仓库之后,就可以使用 docker tag 来标记一个镜像,然后推送它到仓库。例如私有仓库地址为 127.0.0.1:5000。
Docker 默认不允许非 HTTPS 方式推送镜像。我们可以通过 Docker 的配置选项来取消这个限制,或者配置能够通过 HTTPS 访问的私有仓库。


