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一、Docker 概述
1. Docker 是什么
Docker是一个开源的应用容器引擎，基于go语言开发并遵循了apache2.0协议开源
Docker是在Linux容器里运行应用的开源工具，是一种轻量级的“虚拟机”
Docker 的容器技术可以在一台主机上轻松为任何应用创建一个轻量级的、可移植的、自给自足的容器
Docker的Logo设计为蓝色鲸鱼，拖着许多集装箱
鲸鱼可看作为宿主机，集装箱可理解为相互隔离的容器，每个集装箱中都包含自己的应用程序
Docker的设计宗旨：Build,Ship and Run Any App,Anywhere，
即通过对应用组件的封装、发布、部署、运行等生命周期的管理，达到应用组件级别的“一次封装，到处运行”的目的。这里的组件，既可以是一个应用，也可以是一套服务，甚至是一个完整的操作系统
2. 容器的优点
容器化越来越受欢迎，因为容器是：
- 灵活：即使是最复杂的应用也可以集装箱化。
- 轻量级：容器利用并共享主机内核。
- 可互换：可以即时部署更新和升级。
- 便携式：可以在本地构建，部署到云，并在任何地方运行。
- 可扩展：可以增加并自动分发容器副本。
- 可堆叠：可以垂直和即时堆叠服务。
3. 容器与虚拟机的区别
容器是在linux上本机运行，并与其他容器共享主机的内核，它运行的是一个独立的进程，不占用其他任何可执行文件的内存，非常轻量。
虚拟机运行的是一个完成的操作系统，通过虚拟机管理程序对主机资源进行虚拟访问，相比之下需要的资源更多。
| 特性 | Docker容器 | 虚拟机 |
|---|---|---|
| 启动速度 | 秒级 | 分钟级 |
| 计算能力损耗 | 几乎无 | 损耗 50%左右 |
| 性能 | 接近原生 | 弱于 |
| 系统支持量（单机） | 上千个 | 几十个 |
| 隔离性 | namespace资源隔离cgroup资源限制 | 完全隔离 |
4. 虚拟化类型
（1）寄居架构：
虚拟寄居架构是指在真实的操作系统之上来去安装虚拟化软件然后再在虚以机上安装虚拟化系统，他的稳定性不是很高当真实机器挡掉之后，虚拟系统都会挡掉，个人搭建比较多
（2）原生架构：
虚拟化原生架构是虚拟软件直接安装在硬件上的，不会依赖于操作系统，这种架构―般应用在企业，因为他比较稳定
5. docker 在内核中支持2种重要技术
docker本质就是宿主机的一个进程，docker是通过namespace实现资源隔离，通过cgroup实现资源限制，通过写时复制技术（copy-on-write）实现了高效的文件操作（类似虚拟机的磁盘比如分配500g并不是实际占用物理磁盘500g）。
6. namespace的六项隔离
| namespace | 系统调用参数 | 隔离内容 |
|---|---|---|
| UTS | CLONE_NEWUTS | 主机名与域名 |
| IPC | CLONE_NEWWIPC | 信号量、消息队列和共享内存 |
| PID | CLONE_NEWPID | 进程编号 重点 |
| NETWORK | CLONE_NEWNET | 网络设备、网络栈、端口等 重点 |
| MOUNT | CLONE_NEWNS | 挂载点（文件系统） |
| USER | CLONE_NEWUSER | 用户和用户组（3.8以后的内核才支持） |
7. Docker 核心概念
（1）镜像
Docker的镜像是创建容器的基础，类似虚拟机的快照，可以理解为一个面向 Docker 容器引擎的只读模板。
通过镜像启动一个容器，一个镜像是一个可执行的包，其中包括运行应用程序所需要的所有内容包含代码，运行时间，库、环境变量、和配置文件。
Docker镜像也是一个压缩包，只是这个压缩包不只是可执行文件，环境部署脚本，它还包含了完整的操作系统。因为大部分的镜像都是基于某个操作系统来构建，所以很轻松的就可以构建本地和远端一样的环境，这也是Docker镜像的精髓。
（2）容器
Docker的容器是从镜像创建的运行实例，它可以被启动、停止和删除。所创建的每一个容器都是相互隔离、互不可见，以保证平台的安全性。
可以把容器看做是一个简易版的linux环境（包括root用户权限、镜像空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。
（3）仓库
Docker仓库是用来集中保存镜像的地方，当创建了自己的镜像之后，可以使用push命令将它上传到公有仓库（Public）或者私有仓库（Private）。当下次要在另外一台机器上使用这个镜像时，只需从仓库获取。
Docker 的镜像、容器、日志等内容全部都默认存储在 /var/lib/docker
二、Docker 安装
1. 目前 Docker 只能支持 64 位系统
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
2. 安装依赖包
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-utils：提供了 yum-config-manager 工具。
device mapper： 是Linux内核中支持逻辑卷管理的通用设备映射机制，它为实现用于存储资源管理的块设备驱动提供了一个高度模块化的内核架构。
device mapper存储驱动程序需要 device-mapper-persistent-data 和 lvm2。
3. 设置阿里云镜像源
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
4. 安装 Docker-CE并设置为开机自动启动
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
docker-ce-20.10.18
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
5. 查看 docker 版本信息
安装好的Docker系统有两个程序，Docker服务端和Docker客户端。其中Docker服务端是一个服务进程，负责管理所有容器。 Docker客户端则扮演着Docker服务端的远程控制器，可以用来控制Docker的服务端进程。大部分情况下Docker服务端和客户端运行在一台机器上。
docker version
6. docker 信息查看
docker info
Client:
Context: default
Debug Mode: false
Plugins:
app: Docker App (Docker Inc., v0.9.1-beta3)
buildx: Build with BuildKit (Docker Inc., v0.5.1-docker)
Server:
Containers: 0 # 容器数量
Running: 0
Paused: 0
Stopped: 0
Images: 1 # 镜像数量
Server Version: 20.10.3 # server 版本
Storage Driver: overlay2 # docker 使用的是 overlay2 文件驱动
Backing Filesystem: xfs # 宿主机上的底层文件系统
Supports d_type: true
Native Overlay Diff: true
Logging Driver: json-file
Cgroup Driver: cgroupfs # Cgroups 驱动
Cgroup Version: 1
Plugins:
Volume: local
Network: bridge host ipvlan macvlan null overlay
Log: awslogs fluentd gcplogs gelf journald json-file local logentries splunk syslog
Swarm: inactive
Runtimes: io.containerd.runtime.v1.linux runc io.containerd.runc.v2
Default Runtime: runc
Init Binary: docker-init
containerd version: 269548fa27e0089a8b8278fc4fc781d7f65a939b
runc version: ff819c7e9184c13b7c2607fe6c30ae19403a7aff
init version: de40ad0
Security Options:
seccomp
Profile: default
Kernel Version: 3.10.0-693.el7.x86_64 # 宿主机的相关信息
Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
OSType: linux
Architecture: x86_64
CPUs: 1
Total Memory: 976.3MiB
Name: localhost.localdomain
ID: Y4ES:FTH2:ZJL7:MRVE:RJVB:WJIB:S7BV:C5IZ:LMBR:E4G5:QWSM:SNDT
Docker Root Dir: /var/lib/docker # docker 数据存储目录
Debug Mode: false
Registry: https://index.docker.io/v1/ # registry 地址
Labels:
Experimental: false
Insecure Registries:
127.0.0.0/8
Registry Mirrors: # 加速站点
https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com/
Live Restore Enabled: false
三、Docker 镜像操作
1. 搜索镜像
格式：docker search 关键字
docker search nginx
2. 获取仓库
格式：docker pull 仓库名称[:标签]
docker pull nginx:latest
docker pull nginx:1.14
3. 查看已获取仓库
docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
nginx latest ae2feff98a0c 9 days ago 133MB
REPOSITORY：镜像属于的仓库；
TAG：镜像的标签信息，标记同一个仓库中的不同镜像；
IMAGE ID：镜像的唯一ID 号，唯一标识一个镜像；
CREATED：镜像创建时间；
VIRTUAL SIZE：镜像大小；
4. 镜像加速下载
浏览器访问 https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors 获取镜像加速器配置
mkdir -p /etc/docker
tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
"registry-mirrors": ["https://ae3f5qei.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
5. 查看镜像信息
（1）镜像下载后存放在 /var/lib/docker 。
Docker 相关的本地资源存放在 /var/lib/docker/ 目录下
- containers 目录存放容器信息
- image 目录存放镜像信息
- overlay2 目录下存放具体的镜像底层文件。
（2）查看下载的镜像文件信息
cat /var/lib/docker/image/overlay2/repositories.json
（3）查看下载到本地的所有镜像
docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
nginx latest ae2feff98a0c 9 days ago 133MB
6. 根据镜像的唯一标识 ID 号获取镜像详细信息
格式：docker inspect 镜像ID号
docker inspect ae2feff98a0c
7. 为本地的镜像添加新的标签
格式：docker tag 名称:[标签] 新名称:[新标签]
docker tag nginx:latest nginx:web
docker images
8. 删除镜像
（1）格式：docker rmi 仓库名称:标签
当一个镜像有多个标签时，只是删除其中指定的标签
（2）格式：docker rmi 镜像ID号
会彻底删除该镜像
注意：如果该镜像已经被容器使用，正确的做法是先删除依赖该镜像的所有容器，再去删除镜像。
9. 存出镜像
将镜像保存成为本地文件
格式：docker save -o 存储文件名 存储的镜像
docker save -o nginx nginx:latest
ls -lh
存出镜像命名为nginx存在当前目录下
10. 载入镜像
将镜像文件导入到镜像库中
（1）格式：docker load < 存出的文件
docker load < nginx
（2）格式：docker load -i 存出的文件
docker load -i nginx
11. 上传镜像
默认上传到 docker Hub 官方公共仓库，需要注册使用公共仓库的账号。
https://hub.docker.com 可以使用 docker login 命令来输入用户名、密码和邮箱来完成注册和登录。
在上传镜像之前，还需要先对本地镜像添加新的标签，然后再使用 docker push 命令进行上传。
docker tag nginx:latest soscscs/nginx:web #添加新的标签时必须在前面加上自己的dockerhub的username
docker login #登录公共仓库
Username：soscscs
password：abc123456
docker push soscscs/nginx:web #上传镜像
四、Docker 容器操作
1. 容器创建
就是将镜像加载到容器的过程。
新创建的容器默认处于停止状态，不运行任何程序，需要在其中发起一个进程来启动容器。
格式：docker create [选项] 镜像
常用选项：
| 选项 | 作用 |
|---|---|
| -i | 让容器开启标准输入 |
| -t | 让 Docker 分配一个伪终端 tty |
| -it | 合起来实现和容器交互的作用，运行一个交互式会话 shell |
docker create -it nginx:latest /bin/bash
2. 启动容器
docker ps -a #-a 选项可以显示所有的容器
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
8b0a7be0ff58 nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 57 seconds ago Created inspiring_swanson
容器的ID号 加载的镜像 运行的程序 创建时间 当前的状态 端口映射 名称
格式：docker start 容器的ID/名称
docker start 8b0a7be0ff58
docker ps -a
3. 创建并启动容器
可以直接执行 docker run 命令， 等同于先执行 docker create 命令，再执行 docker start 命令。
注意：容器是一个与其中运行的 shell 命令共存亡的终端，命令运行容器运行， 命令结束容器退出。
docker 容器默认会把容器内部第一个进程，也就是 pid=1 的程序作为docker容器是否正在运行的依据，如果docker容器中 pid = 1 的进程挂了，那么docker容器便会直接退出，也就是说Docker容器中必须有一个前台进程，否则认为容器已经挂掉。
/var/lib/docker
当利用 docker run 来创建容器时， Docker 在后台的标准运行过程是：
（1）检查本地是否存在指定的镜像。当镜像不存在时，会从公有仓库下载；
（2）利用镜像创建并启动一个容器；
（3）分配一个文件系统给容器，在只读的镜像层外面挂载一层可读写层；
（4）从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟机接口到容器中；
（5）分配一个地址池中的 IP 地址给容器；
（6）执行用户指定的应用程序，执行完毕后容器被终止运行。
docker run centos:7 /usr/bin/bash -c ls /
docker ps -a
会发现创建了一个新容器并启动执行一条 shell 命令，之后就停止了
五、Docker 网络
1. Docker 网络实现原理
Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。
Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。
docker run -d --name test1 -P nginx #随机映射端口（从32768开始）
docker run -d --name test2 -p 43000:80 nginx #指定映射端口
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
9d3c04f57a68 nginx "/docker-entrypoint.…" 4 seconds ago Up 3 seconds 0.0.0.0:43000->80/tcp test2
b04895f870e5 nginx "/docker-entrypoint.…" 17 seconds ago Up 15 seconds 0.0.0.0:49170->80/tcp test1
浏览器访问：http://192.168.80.10:43000 、http://192.168.80.10:49170
查看容器的输出和日志信息
docker logs 容器的ID/名称
2. Docker 的网络模式
安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge（创建容器默认连接到此网络）、 none 、host
Host：容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
Container：创建的容器不会创建自己的网卡、配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围。
None：该模式关闭了容器的网络功能。
Bridge：默认为该模式，此模式会为每一个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
自定义网络：通过自定义网络，我们可以创建一个逻辑上隔离的容器网络，使得在同一个网络中的容器可以相互发现和通信，而不受宿主机或其他网络因素的影响。
（1）查看网络列表
docker network ls
docker network list
（2）指定网络模式
使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式
host模式：使用 --net=host 指定。
none模式：使用 --net=none 指定。
container模式：使用 --net=container:NAME_or_ID 指定。
bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略。
3. 网络模式详解
（1）host模式
相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。
Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。
一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。 一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。 但如果启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的Network Namespace， 而是和宿主机共用一个Network Namespace。容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
（2）container模式
在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace，而不是和宿主机共享。新创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围等。同样，两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信。
# --name 选项可以给容器创建一个自定义名称
docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
3ed82355f811 centos:7 "/bin/bash" 5 days ago Up 6 hours test1
# 查看容器进程号
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 3ed82355f811
25945
# 查看容器的进程、网络、文件系统等命名空间编号
ls -l /proc/25495/ns
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 ipc -> ipc:[4026532572]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 mnt -> mnt:[4026532569]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:27 net -> net:[4026532575]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 pid -> pid:[4026532573]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:22 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 uts -> uts:[4026532570]
docker run -itd --name test2 --net=container:3ed82355f811 centos:7 /bin/bash
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
ff96bc43dd27 centos:7 "/bin/bash" 48 seconds ago Up 46 seconds test2
3ed82355f811 centos:7 "/bin/bash" 58 minutes ago Up 58 minutes test1
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' ff96bc43dd27
27123
# 查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同
ls -l /proc/27123/ns
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 ipc -> ipc:[4026532692]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 mnt -> mnt:[4026532690]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 net -> net:[4026532575]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 pid -> pid:[4026532693]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 uts -> uts:[4026532691]
（3）none模式
使用none模式，Docker容器拥有自己的Network Namespace，但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。 也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。
（4）bridge模式
bridge模式是docker的默认网络模式，不用--net参数，就是bridge模式。
相当于Vmware中的 nat 模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。
① 当Docker进程启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。
② 从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备。
③ Docker将 veth pair 设备的一端放在新创建的容器中，并命名为 eth0（容器的网卡），另一端放在主机中， 以 * 这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到 docker0 网桥中。可以通过 brctl show 命令查看。veth
④ 使用 docker run -p 时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL 查看。
（5）自定义网络
直接使用bridge模式，是无法支持指定IP运行docker的，例如执行以下命令就会报错
docker run -itd --name test3 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash
创建自定义网络
可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker
docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork
docker1 为执行 ifconfig -a 命令时，显示的网卡名，如果不使用 --opt 参数指定此名称，那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时，看到的是类似 br-110eb56a0b22 这样的名字，这显然不怎么好记。
mynetwork 为执行 docker network list 命令时，显示的bridge网络模式名称。
docker run -itd --name test4 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash