Docker的数据管理、网络通信和dockerfile
一、Docker的数据管理
管理Docker容器中数据主要有两种方式：数据卷（Data Volumes）和数据卷容器（Data Volumes Containers）。
1. 数据卷
1.1 数据卷定义
数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于Linux下对目录进行的mount操作。
1.2 数据卷配置
宿主机目录/var/www挂载到容器中的/data1。
注意：宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。
docker pull centos:7
docker run -it --name test1 -v /var/www:/data1 centos:7 bash
#-v选项可以在容器内创建数据卷
ls
echo "this is test1 file" > /data1/test.txt
exit#返回宿主机进行查看
cd /var/www/
cat test.txt
2. 数据卷容器
如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用。
#创建一个容器作为数据卷容器
docker run -it --name test2 -v /data1 -v /data2 centos:7 bash
echo "this is test2 file" > /data1/test.txt #容器内创建测试文件1
echo "THIS IS TEST2 FILE" > /data2/TEST.txt #容器内创建测试文件1
#使用--volumes-from来挂载test2容器中的数据卷到新的容器
docker run -it --name test3 --volumes-from test2 centos:7 bash
cat data1/test.txt #查看测试数据是否同步
cat data2/TEST.txt
二、端口映射
在启动容器的时候，如果不指定对应的端口，在容器外是无法通过网络来来访问容器内的服务。端口映射机制将容器内的服务提供给外部网络访问，实际上就是将宿主机的端口映射到容器中，使得外部网络访问宿主机的端口便可访问容器内的服务。
docker run -d --name test1 -P nginx
docker run -d --name test2 -p 11111:80 nginx
docker ps -a
测试
三、容器互联
容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。
1. 创建容器互联
docker run -itd -P --name test1 centos:7 bash
docker run -itd -P --name test2 --link test1:TEST centos:7 bash
##--link test1:TEST指定互联容器名为test1，别名为TEST
2. 进入test2测试（ping 容器名/别名）
docker exec -it test2 bash
ping test1
ping TEST
四、Docker镜像的创建
创建镜像有三种方法，分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于Dockerfile创建。
1. 基于现有镜像创建
1.1 首先启动一个镜像，在容器里做修改
docker images
docker create -it --name test1 centos:7 bash
docker ps -a
1.2 然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的ID号创建新镜像
docker commit -m "new" -a "centos" test1 centos:test1
docker images
commit常用选项：
-m：说明信息
-a：作者信息
-p：生成过程中停止容器的运行
2. 基于本地模板创建
通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从OPENVZ开源项目下载，下载地址为http://openvz.org/Download/template/precreated
wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz
cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test
docker images
2.1 补充：URL下载方式
方法一：
wget 下载路径 -O 保存路径
方法二：
curl -L 下载路径 -o 保存路径
2.2 补充：载入选项
通过docker save保存的镜像，使用docker load加载入docker
通过docker export保存的镜像，使用docker export加载入docker
3. 基于dockerfile创建
3.1 联合文件系统（UnionFS）
UnionFS（联合文件系统）：Union文件系统（UnionFS）是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。AUFS、OverlayFS及Devicemapper都是一种UnionFS。
Union文件系统是Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行集成，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。
特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统还会包含所有底层的文件和目录。
我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。
3.2 镜像加载原理
3.2.1 bootfs
Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统就是UnionFS。
bootfs主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引导加载kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统。
在Docker镜像的最底层是bootfs，这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。
3.2.2 rootfs
rootfs，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev，/proc，/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统的发行版，比如Ubuntu，Centos等等。
我们可以理解成一开始内核里什么都没有，操作一个命令下载debian，这是就会在内核上面加了一层基础镜像；再安装一个emacs，会在基础镜像上叠加一层image；接着再安装一个apache，又会在images上面再叠加一层image。最后他们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。
3.2.3 Docker的轻量化原因
因为对于精简的OS，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供rootfs就可以了，由此可见对于不同的linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，因此不同的发行版可以公用bootfs。
3.3 Dockerfile
3.3.1 Dockerfile定义
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。
镜像的定期实际上就是定期每一层所添加的配置、文件。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，因此每一条执行的内容，就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成image即可，省去了敲命令的麻烦。
除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指定对应Linux中的一条命令，Docker程序将读取Dockerfile中的指令生成指定镜像。
3.3.2 Docker镜像结构的分层
镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。
（1）Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层；
（2）镜像层江北缓存和复用；
（3）当Dockerfile的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效；
（4）某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；
（5）镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在Docker容器中不可见了。
3.4 Docker镜像结构的分层
3.4.1 FROM 镜像
指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM指令，每创建一个镜像就需要一条FROM指令。
3.4.2 MAINTAINER 名字
说明新镜像的维护人信息
3.4.3 RUN 命令
在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中
3.4.4 ENTRYPOINT ["要运行的程序","参数1","参数2"]
设定容器启动时第一个运行的命令机器参数。
可以通过使用命令docker run --entrypoint来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。
3.4.5 CMD ["要运行的程序","参数1","参数2"]
上面的是exec形式，shell形式：CMD 命令 参数1 参数2
启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一条命令，可使用;或&&。
如果在docker run 时制定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖。
CMD可以为ENTRYPOINT指令提供默认参数。
3.4.6 EXPOSE 端口号
指定新镜像加载到Docker时要开启的端口
3.4.7 ENV 环境变量 变量值
设置一个环境变量的值，会被后面的RUN使用
3.4.8 ADD 源文件/目录 目标文件/目录
将源文件复制到镜像中，源文件要与Dockerfile位于相同目录中，或者是一个URL
有如下注意事项：
- 如果原路径是个文件，且目标路径是以/结尾，则docker会把目标路径当做一个目录，会把源文件拷贝到该目录下。
如果目标路径不存在，则会自动创建目标路径。 - 如果源路径是个文件，且目标路径不是以/结尾，则docker会把目标路径当作一个文件。
如果目标路径不存在，会以目标路径为名创建一个文件，内容同源文件；
如果目标文件是个存在的文件，会用源文件覆盖它，当然只是内容覆盖，文件名还是目标文件名。
如果目标文件实际是个存在的目录，则会源文件拷贝到该目录下。注意，这种情况下，最好显示的以/结尾，以避免混淆。 - 如果源路径是个目录，且目标路径不存在，则docker会自动以目标路径创建一个目录，把源路径目录下的文件拷贝进来。
如果目标路径是个已经存在的目录，则docker会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。 - 如果源文件是个归档文件（压缩文件），则docker会自动帮解压。
URL下载和解压特性不能一起使用。任何压缩文件通过URL拷贝，都不会自动解压。
3.4.9 COPY 源文件/目录 目标文件/目录
只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile在相同的目录中。
3.4.10 VOLUME ["目录"]
在容器中创建一个挂载点
3.4.11 USER 用户名/UID
指定运行容器时的用户
3.4.12 WORKDIR 路径
为后续的RUN、CMD、ENTRYPOINT指定工作目录
3.4.13 ONBUILD 命令
指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像（比如为A镜像）不会产生实质性影响。
但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像（比如为B镜像）时，这时构建A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行ONBUILD指令指定的指令，然后才会执行其他指令。
3.4.14 HEALTHCHECK
健康检查
3.5 编写Dockerfile格式
在编写Dockerfile时，有严格的格式需要遵循：
● 第一行必须使用FROM指令知名所基于的镜像名称；
● 之后使用MAINTAINER指令说明维护该镜像的用户信息；
● 然后是镜像操作相关指令，如RUN指令。没运行一条指令，都会给基础镜像添加新的一层；
● 最后使用CMD指令指定启动容器时要运行的命令操作。
3.6 Dockerfile案例-httpd
3.6.1 建立工作目录
[root@docker ~]# mkdir /opt/apache
[root@docker ~]# cd /opt/apache/
[root@docker apache]# vim Dockerfile
FROM centos:7
#基于centos:7的基础镜像
MAINTAINER this is apache image <test>
#定义镜像的用户信息
RUN yum -y update;yum install -y httpd
#镜像操作指令安装apche软件
EXPOSE 80
#开启80端口
ADD index.html /var/www/index.html
#复制网站首页文件
##前台启动方法一（需准备执行脚本）
ADD run.sh /run.sh
#将执行脚本复制到镜像中
RUN chmod 755 /run.sh
CMD ["/run.sh"]
#启动容器时执行脚本
##前台启动方法二（无需其他脚本）
ENTRYPOINT ["/usr/sbin/apachectl"]
CMD ["-D","FOREGROUND"]
#前台启动apache，CMD为ENTRYPOINT传递参数
3.6.2 准备执行脚本（前台启动方法一）
[root@docker apache]# vim run.sh
#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/*
#清理httpd的缓存
/usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND
#指定为前台运行
因为Docker容器仅在它的1号进程（PID为1）运行时，会保持运行。如果1号进程退出了，Docker容器也就退出了。
3.6.3 准备网页页面
[root@docker apache]# echo "this is test web" > index.html
[root@docker apache]# ls
Dockerfile index.html run.sh
3.6.4 生成镜像
方法一：
[root@docker apache]# docker build -t httpd:test1 .
方法二：
[root@docker apache]# docker build -t httpd:test2 .
[root@docker apache]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
httpd test2 6440a6fa57e0 56 seconds ago 623MB
httpd test1 5ebb94751288 3 minutes ago 623MB
debian test f7fd702b88cc 4 hours ago 215MB
centos test1 3e6e91b628ef 5 hours ago 204MB
nginx latest 87a94228f133 33 hours ago 133MB
centos 7 eeb6ee3f44bd 3 weeks ago 204MB
3.6.5 新镜像运行容器
[root@docker apache]# docker run -itd --name test1 -p 11111:80 httpd:test1
[root@docker apache]# docker run -itd --name test2 -p 22222:80 httpd:test2
[root@docker apache]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
4ff1f0b80978 httpd:test2 "/usr/sbin/apachectl…" 3 seconds ago Up 2 seconds 0.0.0.0:22222->80/tcp, :::22222->80/tcp test2
2609fc4c8c14 httpd:test1 "/run.sh" 2 minutes ago Up 2 minutes 0.0.0.0:11111->80/tcp, :::11111->80/tcp test1
3.6.6 测试
[root@docker apache]# curl http://192.168.122.10:11111
this is test web
[root@docker apache]# curl http://192.168.122.10:22222
this is test web
3.6.7 如果有网络报错提示
WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
解决方法：
[root@docker ~]# echo 'net.ipv4.ip_forward = 1' >> /etc/sysctl.conf
[root@docker ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@docker ~]# systemctl restart network
[root@docker ~]# systemctl restart docker