【Docker】Docker (Dockerfile)的数据管理和网络通信

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）
• 数据卷容器（DataVolumes Containers）

1、1 数据卷

• 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

docker pull centos:7

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 run -v /var/www:/data1 --name web1 -it centos:7 /bin/bash			#-v 选项可以在容器内创建数据卷

ls
echo "this is web1" > /data1/abc.txt
exit

返回宿主机进行查看

cat  /var/www/abc.txt

1、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 --name web2 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash

echo "this is web2" > /data1/abc.txt
echo "THIS IS WEB2" > /data2/ABC.txt

使用 --volumes-from 来挂载 web2 容器中的数据卷到新的容器

docker run -it --volumes-from web2 --name web3 centos:7 /bin/bash
cat /data1/abc.txt
cat /data2/ABC.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，实质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					#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://192.168.50.150:43000 、http://192.168.80.10:49170

三、容器互联（使用centos镜像）

• 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

创建并运行源容器取名web1

docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash	

创建并运行接收容器取名web2，使用–link选项指定连接容器以实现容器互联

docker run -itd -P --name web2 --link web1:web1 centos:7 /bin/bash
#--link 容器名:连接的别名

进web2 容器， ping web1

docker exec -it web2 bash
ping web1

四、Docker 镜像的创建

创建镜像有三种方法

• 基于已有镜像创建
• 基于本地模板创建
• 基于Dockerfile创建

4.1 基于已有镜像创建

1、首先启动一个镜像，在容器里做修改

docker create -it centos:7 /bin/bash
docker ps -a

CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
000550eb36da centos:7 “/bin/bash” 3 seconds ago Created gracious_bassi

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" 000550eb36da centos:test

docker images

4.2 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

导入为镜像

cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test

4.3 基于Dockerfile创建

4.3.1 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继承，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会包含所有底层的文件和目录

4.3.2 镜像加载原理

• 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加载器和内核。当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。
• rootfs，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，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，这时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。最后它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。

4.3.3 镜像加载流程

bootfs：引导加载宿主机的内核；所有镜像运行的容器都会去共享宿主机的内核
             在内核之上加了一层基础镜像，来提供linux目录文件等运行环境
rootfs：为镜像的初始rootfs

一个镜像：底层为内核

        内核包括：容器组，命名空间，设备和引导文件
        内核之上是centos7基础镜像；加入目录 rootfs
        再上，加入ssh服务，镜像
        再上，FIP镜像
        再上，为可写区域：可写容器；此时为实例
        再上，为worker层，支持copy和write 支持写时复制；meged视图层
                echo写入一条数据

rootfs就是一个可读的基础镜像
lower_01镜像层；下层信息：可读镜像层
成为实例后，为upper状态，可写容器层；上层信息：容器的(可读可写)信息
worker层，运行的工作目录；准备新的容器环境

rootfs就是一个可读的基础镜像
lower_01镜像层；下层信息：可读镜像层
成为实例后，为upper状态，可写容器层；上层信息：容器的(可读可写)信息
worker层，运行的工作目录；准备新的容器环境

变成实例时就是可读可写

image：可读

container：可读可写

4.4 为什么Docker里的centos的大小才200M？

• 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，因为底层会直接用宿主机的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。

五、Dockerfile 案例

• 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。
• 镜像的定制实际上就是定制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，因此每一条指令的内容，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，其中每条指令对应 Linux 中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。

• Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。
• Dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。
• 多条shell命令可以通过分号";" 隔开写在一行，少写RUN来加快命令的执行

5.1 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）镜像层将被缓存和复用
（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

5.2 Dockerfile 操作常用的指令

（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

FROM cento:7

（2）MAINTAINER 名字

说明新镜像的维护人信息

MAINTAINER this is xxx image <monor>

（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
cd

cp

（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及其参数。
可以通过使用命令docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

ENTRYPOINT ["rm", "-rf", "/*"]

（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，只会执行最后一条CMD命令。
如果在docker run时指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。

ENTRYPOINT ["rm"]
CMD ["cp" ,"-rf",“*”]

#entrypoint优先级比cmd高
#会先运行 rm 接着 -rf   *        ；cp 无效，会被覆盖掉

jdk是什么：jave环境变量值

java -jar    xxxxxxx.jar  8090

docker run指定的命令----》ENTRYPOINT---》CMD

（6）EXPOSE 端口号

指定新镜像加载到 Docker 时要开启的端口；EXPOSE 8090

（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

linux PATH=$PATH:/opt
ENV PATH $PATH:/opt

（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：

1）如果源路径是个文件，且目标路径是以 / 结尾， 则docker会把目标路径当作一个目录，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。

目标路径以 / 结尾，会把目标路径当目录

        文件+目录=写到目录下

/home/test/aaa.txt    /home/test/

2）如果源路径是个文件，且目标路径是不以 / 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。

 文件+文件=替换内容，但不换文件名

        文件+目录=写到目录下

   A               B 
/home/ky26       /home/ky26

3）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

目录+无=创建路径并拷贝文件

目录+目录=拷贝文件到目录

4）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。

压缩文件+ * =自动解压

（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

（10）VOLUME ["目录"]   

在容器中创建一个挂载点

（11）USER 用户名/UID

指定运行容器时的用户

（12）WORKDIR 路径   /home

为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录

（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，这时构造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，然后才会执行其它指令。

用来防止二创
OBuild rm - rf /*

注：请各位自己在生产中如果有的是别的dockerfile 请自习阅读，否则后果自付

（14）HEALTHCHECK

健康检查

5.3 Dockerfile 案例

建立工作目录

mkdir  /opt/apache
cd  /opt/apache
 
vim Dockerfile
i

#基于的基础镜像

FROM centos:7

#维护镜像的用户信息

MAINTAINER this is apache image <monor>

#镜像操作指令安装apache软件

RUN yum -y update

RUN yum -y install httpd

#开启 80 端口

EXPOSE 80

#复制网站首页文件

ADD index.html /var/www/html/index.html

//方法一：

#将执行脚本复制到镜像中

ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh

#启动容器时执行脚本

CMD [ "/run.sh" ]

//方法二：

ENTRYPOINT [ "/usr/sbin/apachectl" ]

CMD ["-D","FOREGROUND"]

FROM centos:7
MAINTAINER this is apache image <monor>
RUN yum -y install httpd
EXPOSE 80
ADD index.html /var/www/html/index.html
ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh
CMD ["/run.sh"]

准备执行脚本

cd /opt/apache/
vim run.sh
i

 #!/bin/bash

#清理httpd的缓存
rm -rf /run/httpd/*

#指定为前台运行
/usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND
#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。

#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/*
/usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND

准备网站页面

echo "this is apache web" > index.html

生成镜像

docker build -t httpd:centos .
#注意别忘了末尾有"."

26版本的docker才会是蓝色的省略显示；20.10.24版本的和yum安装一样显示一长串

使用新镜像运行容器

lsof -i:8080
docker run -itd -p 8080:80 httpd:centos

http://192.168.67.23:8080/

如果有网络报错提示

[Warning] IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.

解决方法：

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -p
systemctl restart network
systemctl restart docker