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Docker新手入门:基本用法
 
作者:cdai 来源;C博客  发布于 2016-8-16
来自于要资料   452 次浏览     评价:      
 

Docker新手入门:基本用法

1.Docker简介

1.1 第一本Docker书

工作中不断碰到Docker,今天终于算是正式开始学习了。在挑选系统学习Docker以及虚拟化技术的书籍时还碰到了不少麻烦,主要就是没有特别经典的书!Docker的《第一版Docker书》和《Docker技术入门与实战》普遍评价不高,而《Docker开发实践》和《Dockeru源码分析》又是2015年最近才出的,评价不是很多。综合看了下,最终还是选择了《Docker开发实践》,以下都主要以这本书作为学习资料。

1.2 Docker是什么?

《Docker开发实践》中讲了个故事:20世纪60年代以前的海运,货物都放置在一起,很容易挤压受损。同时,不同的运输方式之间的转运也很麻烦,例如从码头和火车汽车转运卸货时。不同货物和不同交通工具之间的组合是一个巨大的二维矩阵。海运界最后达成了一致,制定了国际标准集装箱来解决这个棘手的问题。所有货物都打包进集装箱互相隔离,所有交通工具都通过集装箱转运,极大地提供了运输的安全性和效率。

在软件开发中我们也经常碰到同样的问题,使用了各种各样技术框架的应用程序,从前端静态网站到后端数据库,从PHP到Java,以及多种多样的部署环境,从测试服务器到线上环境,从虚拟机到公有云等等。Docker,正是这个集装箱,而Docker的logo也的确是个集装箱。

1.3 Docker与容器和虚拟机

很自然地我们会问,Docker跟虚拟机有什么区别啊?这个问题可以拆成两部分。因为Docker并不是什么完全独创的技术,而是属于很早便有了的容器技术,所以第一个问题就是容器与虚拟机的区别?同属于容器技术,Docker的兄弟姐妹还有Solaris Zones、BSD jails、LXC等。但Docker现在这么火,自然有它的独到之处,所以第二个问题就是Docker与其他容器的区别?

关于第一个问题比较简单,容器是一种轻量级的虚拟技术。它不像虚拟机那样具有一套完整的CPU、内存和磁盘,对操作系统有绝对的权限。容器和宿主主机共享内核,所有容器共享操作系统,在一台物理机上可以运行成百上千的容器。第二个问题稍麻烦一些,与LXC相比,Docker对配置进行了抽象,使应用在任何平台上的运行环境都一致。同时提供了版本控制、镜像托管等类似Git的现代化设施和生态圈。

总体来看,Docker的应用场景有:

加速本地开发:快速搭建好开发环境和运行环境。

自动打包和部署应用。

创建轻量级的私有Paas环境。

自动化测试和持续集成。

创建安全沙盒。

2.Docker安装与32位问题

2.1 安装Docker

Docker对Linux环境有两个要求,一是64位系统,二是内核在3.8以上。而我使用的是Linux Mint 17的32位版,所以下载了源码包准备编译安装。正愁找不到编译安装的资料时,发现Ubuntu软件库提供了已经编译好的Docker 32位版,真是太好了!再看一下我的内核版本是3.13,也符合要求,于是直接用apt安装。

cdai@dell ~ $ uname -a
Linux dell 3.13.0-37-generic #64-Ubuntu SMP Mon Sep
22 21:30:01 UTC 2014 i686 i686 i686 GNU/Linux

cdai@dell ~ $ apt-cache search docker
docker.io - Linux container runtime
kdocker - lets you dock any application into the system tray
vim-syntax-docker - Docker container engine - Vim highlighting syntax files

cdai@dell ~ $ sudo apt-get install docker.io
cdai@dell ~ $ docker -v
Docker version 1.0.1, build 990021a

2.2 32位版镜像

尽管Docker能用了,但是官方Docker Hub中的镜像都是为64位系统准备的,下载这些镜像后创建启动容器时会报”finalize namespace drop capabilities operation not permitted”的错误。所以我们可以用官方提供的Dockerfile构建出32位版本的镜像,才能在32位系统上使用。(镜像构建的具体讲解请参见第3.4节)

以构建32位版的Ubuntu为例,执行官方GitHub上提供的Shell脚本即可。经过漫长的等待后,就能看到32位的Ubuntu镜像已经成功安装到我们本地了,官方的脚本果然还是挺靠谱的。

cdai ~ $ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
32bit/ubuntu 14.04 c062cc00654e About a minute ago 295.3 MB

注意:这里为了在我的老本子上学习研究Docker而做了workaround,真正应用时当然还是一定要在64位机器上使用Docker的。

3.入门实战

3.1 核心概念

在开始使用Docker之前,首先要了解Docker中的概念和它们之间的关系,否则直接上手可能会搞得一头雾水。Docker中最重要的三个概念就是:镜像、容器、库。

镜像:是一个包含了应用程序和其运行时依赖环境的只读文件。

容器:它是构建容器的模板,通过一个镜像我们可以构造出很多相互独立但运行环境一样的容器。

库:Docker提供了Hub来保存公有或私有的镜像,也允许第三方搭建。

下面就是典型的Docker工作流,从这张图中能清晰地理解这三个重要概念之间的关系。本节接下来就根据这个Workflow逐一介绍常用的操作。

3.2 搜索下载镜像

首先用docker search [keyword]命令查看Docker Hub上都有哪些镜像可以下载,search后可以用通配符表示关键字:

cdai ~ $ docker search ubuntu
NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED
ubuntu Ubuntu is a Debian-based Linux operating s... 2179 [OK]
ubuntu-upstart Upstart is an event-based replacement for ... 31 [OK]
torusware/speedus-ubuntu Always updated official Ubuntu docker imag... 25 [OK]
tleyden5iwx/ubuntu-cuda Ubuntu 14.04 with CUDA drivers pre-installed 17 [OK]
ubuntu-debootstrap debootstrap --variant=minbase --components... 12 [OK]
neurodebian NeuroDebian provides neuroscience research... 11 [OK]
...

接下来用docker pull [repository/url:tag]命令下载镜像。因为从官方Docker Hub下载非常慢,所以这里从国内的镜像站http://dockerpool.com/下载,速度非常快。(注:后面会讲到用docker run命令创建容器,其实如果镜像不存在Docker会自动去下载,这里为了学习pull命令所以手动下载镜像)

cdai ~ $ docker pull dl.dockerpool.com:5000/ubuntu:14.04
cdai ~ $ docker pull dl.dockerpool.com:5000/centos:latest

下载完成后,就可以用docker images查看本地都有哪些镜像。这里的REPOSITORY列可能有三种类型:

[namespace/ubuntu]:当你在Docker Hub上注册账户时,账户名就自动成为你的namespace,它是用来区分不同用户的镜像的。

[ubuntu]:这种只有仓库名的可以认为它属于顶级namespace,这种仓库只用于官方的镜像。

[dl.dockerpool.com:5000/ubuntu]:URL路径表示镜像是放置在第三方搭建的Hub上。

cdai ~ $ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
dl.dockerpool.com:5000/ubuntu 14.04 5506de2b643b 10 months ago 199.3 MB
dl.dockerpool.com:5000/centos latest 87e5b6b3ccc1 11 months ago 224 MB

如果想要查看镜像的详细信息,可以用docker inspect [image-id]命令查看。(注:下面容器一节会看到,这个命令也能够用来查看容器的详细信息)

cdai ~ $ docker inspect 5506de2b643b
[{
"Architecture": "amd64",
"Author": "",
"Comment": "",
"Config": {
"AttachStderr": false,
"AttachStdin": false,
"AttachStdout": false,
"Cmd": [
"/bin/bash"
],
...
},
"Container"
: "201ae89099c20e577dd9c60cb9199c2dac0688d49efa676bf3eeb859666294bd",
"ContainerConfig": {
"AttachStderr": false,
"AttachStdin": false,
"AttachStdout": false,
...
},
"Created": "2014-10-23T23:53:59.03271073Z",
"DockerVersion": "1.3.0",
"Id"
: "5506de2b643be1e6febbf3b8a240760c6843244c41e12aa2f60ccbb7153d17f5",
"Os": "linux",
"Parent": "
22093c35d77bb609b9257ffb2640845ec05018e3d96cb939f68d0e19127f1723",
"Size": 0
}]

3.3 创建启动容器

了解了镜像的基本操作后,我们就可以创建容器了。首先用docker create创建容器或者用docker run [repository:tag]创建并运行容器。容器可以分为两种类型:

交互型容器:前台运行,可以通过控制台与容器交互。如果创建该容器的终端被关闭,则容器就变为停止状态。此外,在容器控制台中输入exit或者通过docker stop或docker kill也能终止容器。

后台型容器:后台运行,创建启动之后就与终端无关了,需要用docker stop或docker kill来终止。

说明:因为我的老本子是32位的,即便从第三方Hub安装了镜像也都是64位的无法使用,所以这里的例子都使用第一节中手动构建出的32位Ubuntu镜像。

首先我们创建运行一个交互型容器试试,在容器的控制台里简单的输出个”Hello,Docker”。怎么样?Docker容器非常轻量级,启动非常快吧!用docker ps可以查看正在运行的容器,用docker ps -a查看所有容器,包括未启动的容器。(-l和-n=x能列出最后创建的一个或x个容器)

cdai ~ $ docker run -i -t 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash
root@328aa6305d82:/# echo "Hello, Docker!"
Hello, Docker!
root@328aa6305d82:/# exit
exit

cdai ~ $ docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
328aa6305d82 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash 24 seconds ago Exited (0) 4 seconds ago

现在再创建运行一个后台型容器。可以用restart参数设置容器异常退出时自动重启:”always”不管什么返回码都尝试重启容器;”on-failure:x”则只在返回码非0时才会重启,并尝试x次。最后可以接上一个容器启动后执行的命令。这里为了做一个例子学习,所以用一个循环每隔5秒输出”hello world”。(Docker 1.3后提供了docker exec用于在容器运行之后中途启动另一个程序)

cdai ~ $ docker run -d 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash 
-c "while true; do echo hello world; sleep 5; done"
5c40590cc23cfa02bd6c0220da77b601973f01f8bc430baca22315ef68d81e44
cdai ~ $ docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORT NAMES
5c40590cc23c 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash -c while 5 seconds ago Up 5 seconds

现在容器已经在后台运行起来了,没有控制台我们怎样能查看容器的状态呢?Docker提供了一些很实用的容器内操作命令,例如docker logs [container-name]能够查看容器内标准输出流中的内容,docker top [container-name]查看容器中的所有进程。下面就用这两个命令查看一下刚才启动的容器运行得怎么样了?注意:启动容器时如果没用name参数指定容器名称的话,Docker会自动生成一个,下面的命令都用这个名称作为参数。

hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
^C
cdai ~ $ docker top evil_bartik
UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD
root 26803 1700 0 21:54 ? 00:00:00
/bin/bash -c while true; do echo hello world; sleep 5; done
root 26859 26803 0 21:55 ? 00:00:00 sleep 5

可以看到我们的容器运行良好,循环体在不断输出”hello world”到输出流中。之前学习镜像说过docker inspect也可以用于容器,现在就用它查看一下容器的详细信息。从输出可以清晰地看到启动命令、环境参数、网络等信息。

cdai ~ $ docker inspect evil_bartik
[{
"Args": [
"-c",
"while true; do echo hello world; sleep 5; done"
],
"Config": {
"AttachStderr": false,
"AttachStdin": false,
"AttachStdout": false,
"Hostname": "5c40590cc23c",
"Image": "32bit/ubuntu:14.04",
...
},
"Created": "2015-09-03T13:54:03.389202827Z",
"Driver": "aufs",
...
"MountLabel": "",
"Name": "/evil_bartik",
"NetworkSettings": {
"Bridge": "docker0",
"Gateway": "172.17.42.1",
"IPAddress": "172.17.0.5",
"IPPrefixLen": 16,
"PortMapping": null,
"Ports": {}
},
...
}]

容器学习的差不多了,现在就把它停下来了吧。之前说过,对于后台型容器有docker stop [container-name]和docker kill [container-name]两种方法。那它们有什么区别呢?前者会给容器内的进程发送SIGTERM信号,默认行为是容器退出,当然容器内的程序也可以捕获该信号后自行处理。而后者会给容器内的进程发送SIGKILL信号,导致容器直接退出。

cdai ~ $ docker stop evil_bartik
evil_bartik
cdai ~ $ docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS
PORTS NAMES
5c40590cc23c 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash -c while 3 minutes ago
Exited (-1) 5 seconds ago evil_bartik
328aa6305d82 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash 11 minutes ago
Exited (0) 11 minutes ago stupefied_curie

3.4 制作上传镜像

本地镜像的制作有使用commit命令和编写Dockerfile两种方式。下面就先分别介绍这两种制作方式,然后学习一下如何把我们自己制作的本地镜像上传到Docker Hub上。

3.4.1 用commit制作镜像

首先启动我们之前创建的交互型容器stupefied_curie。启动成功后会发现我们并没有进入容器的控制台,这时就要使用之前没有介绍的一个容器内使用的命令,attach命令,帮我们重新进入一个已启动容器的控制台。(注意:执行attach后,要按一次回车才会出现容器的控制台界面。而且后台型容器是无法attach的)

cdai ~ $ docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
328aa6305d82 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash 10 hours ago Exited (0) 10 hours ago
stupefied_curie

attach上之后我们就可以在容器内操作了,这里我们安装一个Sqlite数据库并保存一个文本文件,准备好要制作成本地镜像的容器。本以为一切会很顺利,结果却碰到了容器内无法上网的问题,因为默认容器与宿主主机是桥接的关系需要配置一些DNS等设置。上网查了一下最简单的方法就是改一下网络模式,让容器使用与宿主主机一样的网络栈。这里重新创建一个交互型容器,网络模式使用host模式。

cdai ~ $ docker run -i -t --net="host" 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash
root@cdai:/# apt-get install sqlite3
Reading package lists... Done
Building dependency tree
Reading state information... Done
Suggested packages:
sqlite3-doc
The following NEW packages will be installed:
sqlite3
0 upgraded, 1 newly installed, 0 to remove and 0 not upgraded.
Need to get 28.3 kB of archives.
After this operation, 161 kB of additional disk space will be used.
Get:1 http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ trusty-updates/main
sqlite3 i386 3.8.2-1ubuntu2.1 [28.3 kB]
Fetched 28.3 kB in 2s (10.8 kB/s)
Selecting previously unselected package sqlite3.
(Reading database ... 11535 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../sqlite3_3.8.2-1ubuntu2.1_i386.deb ...
Unpacking sqlite3 (3.8.2-1ubuntu2.1) ...
Setting up sqlite3 (3.8.2-1ubuntu2.1) ...
root@cdai:/# echo "test docker commit" >> hellodocker
root@cdai:/# exit
exit

现在就可以用docker commit [container-id]命令将前面准备好的容器制作成镜像了!(为什么有的命令用ID有的用name呢?)执行完成后,就能查我们的镜像已安装到本地库了。这里还发现了一个问题,就是基于32位镜像创建的容器,再制作成镜像好像又是64位了,启动时又会报”finalize namespace drop capabilities operation not permitted”错误,:(

cdai ~ $ docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
1718e35463ff 32bit/ubuntu:14.04 /bin/bash 53 seconds ago Exited (0) 8 seconds ago
boring_babbage

cdai ~ $ docker commit --author="cdai" 1718e35463ff cdai/sqlite3:v1
e10622157a5df7c82bdf148bda021e0fe312c153852f7a6c765c216d4d636ecb
cdai ~ $ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
cdai/sqlite3 v1 e10622157a5d 6 seconds ago 321.8 MB
32bit/ubuntu 14.04 c062cc00654e 11 hours ago 295.3 MB

3.4.2 用Dockerfile制作镜像

上面我们在容器的控制台上手动执行一些操作,而Dockerfile是一种更加透明并且可重复的制作方式,因为我们不是手动执行操作,而是将所有操作用Docker提供的命令和语法编写到Dockerfile中。命令名全部大写,常用的Dockerfile命令有:

FROM:指定扩展自哪个父级镜像。

RUN:执行命令修改镜像。例如RUN apt-get update和RUN [“apt-get”, “update”]。前者在/bin/sh中执行命令,后者直接使用系统调用exec执行。

EXPOSE:指明容器内进程对外开放的端口。也可以在容器启动时用-p参数开放一些在Dockerfile里没有列出的端口。

ADD:添加宿主主机文件、文件夹或URL指定资源到镜像中。

ENV:设置容器运行的环境变量。

USER:为容器的运行以及Dockerfile后面的命令指定用户。

其他命令还有:MAINTAINER声明作者信息、WORKDIR指定工作目录(最后一个会作为容器启动后的工作目录)、VOLUME挂载文件、CMD和ENTRYPOINT指定容器启动后执行的命令、ONBUILD指定一些命令在当前镜像构建时不会执行,而是在子镜像构建时触发。

了解了这些常用的命令,下面就可以开始编写Dockerfile了。注意:Dockerfile文件名默认就叫”Dockerfile”,否则执行build命令时Docker会找不到。编写好后,执行docker build .就可以开始构建了,每一条Dockerfile的命令都相当于构建出一个临时镜像,最后一步会生成最终的目标镜像。

cdai $ ls
-rw-r--r-- 1 root root 17 Sep 4 09:08 abc.txt
-rw-r--r-- 1 root root 188 Sep 4 09:08 Dockerfile
cdai $ cat Dockerfile
FROM 32bit/ubuntu:14.04
MAINTAINER cdai "XXX@163.com"
USER root
RUN apt-get install -y nginx
EXPOSE 80 8080
RUN touch test.txt
ADD abc.txt .
ENTRYPOINT ["ls"]
CMD ["-a", "-l"]

cdai $ docker build -t cdai/nginx:v1 .
Sending build context to Docker daemon 3.584 kB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM 32bit/ubuntu:14.04
---> c062cc00654e
Step 1 : MAINTAINER cdai "dc_726@163.com"
---> Running in 53ece79679ed
---> 979f81286bbe
Removing intermediate container 53ece79679ed
Step 2 : USER root
---> Running in f5d29e4895e5
---> 4965bbb8d8cd
Removing intermediate container f5d29e4895e5
Step 3 : RUN apt-get install -y nginx
---> Running in d4e46baff94a
Reading package lists...
Building dependency tree...
Reading state information...
The following extra packages will be installed:
fontconfig-config fonts-dejavu-core geoip-database libfontconfig1
libfreetype6 libgd3 libgeoip1 libjbig0 libjpeg-turbo8 libjpeg8 libtiff5
libvpx1 libx11-6 libx11-data libxau6 libxcb1 libxdmcp6 libxml2 libxpm4
libxslt1.1 nginx-common nginx-core sgml-base xml-core
Suggested packages:
libgd-tools geoip-bin fcgiwrap nginx-doc sgml-base-doc debhelper
...
Setting up nginx (1.4.6-1ubuntu3.3) ...
---> 73f5d909ac29
Removing intermediate container d4e46baff94a
Step 4 : EXPOSE 80 8080
---> Running in 4333d2f3c58c
---> b693316fb774
Removing intermediate container 4333d2f3c58c
Step 5 : RUN touch test.txt
---> Running in 815dfbfb2005
...

3.4.3 上传镜像到Hub

首先用docker login命令输入我们在Docker Hub的登录信息,Docker会将其保存到~/.dockercfg中。

cdai $ docker login
Username: cdai
Password:
Email: XXX@163.com
Login Succeeded
cdai $ cat ~/.dockercfg
{"https://index.docker.io/v1/":
{"auth":"XXXXaToxXXXXXXlEYiE=","email":"XXX@163.com"}}

cdai $ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
cdai/sqlite3 v1 e10622157a5d 37 minutes ago 321.8 MB
32bit/ubuntu 14.04 c062cc00654e 11 hours ago 295.3 MB

cdai $ docker push cdai/sqlite3:v1
The push refers to a repository [cdai/sqlite3] (len: 1)
Sending image list
Pushing repository cdai/sqlite3 (1 tags)
c062cc00654e: Buffering to disk
...

4.附:Docker相关技术

容器隔离:采用libcontainer取代了LXC作为默认容器。通过内核的pid、net、ipc、mnt和uts等命名空间实现对进程、网络、消息、文件系统和主机名的隔离。

资源调配:通过cgroups控制资源的度量和分配。

可移植性:利用AUFS实现对容器的快速更新。AUFS具有层的概念,每次修改都是在已有的只写层进行增量修改,修改内容形成新的文件层而不影响原有的层。

安全性:通过命名空间的隔离和cgroups审计,并配合一系列工具如SELinux等来保证安全。

   
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