深入理解Docker，从入门到精通-Part1(基础使用)

一、Docker基本概念

Docker架构

基本组件的介绍

Docker Client 是用户界面，它支持用户与Docker Daemon之间通信
Docker Daemon Docker最核心的后台进程，运行于主机上，处理服务请求
Docker registry是中央registry，支持拥有公有与私有访问权限的Docker容器镜像的备份
Docker Containers负责应用程序的运行，包括操作系统、用户添加的文件以及元数据
Docker Images是一个只读模板，用来运行Docker容器
DockerFile是文件指令集，用来说明如何自动创建Docker镜像

三个基本概念

镜像

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。

简单理解，镜像就是一个文件，特殊之处在于能被Docker加载运行

但实际上并不是由单个文件组成那么简单，背后是一个文件系统，采用分层存储。

分层存储指的是镜像是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。

关键技术就是Union FS，联合文件系统是(Union FS)是linux的存储技术，也是Docker镜像的存储方式， 它是分层的文件系统，将不同目录拉到同一个虚拟目录下，下图展示了Docker用Union FS 搭建的分层镜像：（比如最下层是操作系统的引导，上一层是Linux操作系统，再上一层是Tomcat，jdk，再上一层是应用代码）

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）

容器

镜像和容器的关系，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。
        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。

仓库

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。

docker pull mysql:5.7.41

2、 mysql配置

创建MySQL挂载目录，等会会解释什么是挂载路径

# 创建MySQL配置的文件夹
mkdir -p /tmp/etc/mysql
# 编辑my.cnf配置文件
vi /tmp/etc/mysql/my.cnf

配置MySQL忽略大小写，在我们创建的MySQL配置文件挂载点的目录的my.cnf文件加入如下内容

[mysqld]
lower_case_table_names=1

创建MySQL数据目录

因为默认MySQL启动后他的文件是在容器中的，如果我们删除容器，数据也将会消失，我们需要将数据挂载出来。

#创建mysql存储的目录
mkdir -p /tmp/data/mysql

启动MySQL

docker run -d -p 3306:3306 -v /tmp/etc/mysql:/etc/mysql/mysql.conf.d/ -v /tmp/data/mysql:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root --name mysql mysql:5.7.41

用docker ps查询，出现如下结果表明mysql启动成功

参数解释

• -d：是指容器后台运行，如果不加-d,当用户断开客户端时容器会结束运行
• -p：将容器的3306端口映射到主机的3306端口，用来暴漏端口的
• -v：这个命令是用来挂载目录的，将本地目录挂载到容器中，这样容器操作的就是本地目录
• -e：这个命令是配置环境参数的，这里MYSQL_ROOT_PASSWORD=root指的是用root用户运行mysql，可以登录Docker容器通过ENV命令查看
• --name：这个命令是配置Mysql的容器名称的，如果不配置，默认是随机生成的名字

查看容器挂载的配置文件

可以通过docker exec -ti mysql /bin/bash命令登录容器，检查挂载的配置文件情况

我们可以看到我们修改的配置文件已经被挂载到了docker内部，这里面用到了exec命令，主要是在docker容器中运行命令

docker exec就是进入容器的命令，其中

-t 表示命令行交互模式      -i 表示展示容器输入信息STDIN

至此，MySQL安装部署成功

三、Docker安装部署Nacos

1、下载镜像，这里以nacos2.0.1版本为例

docker pull nacos/nacos-server:2.0.1

2、运行镜像

docker run -d -p 8848:8848 --name nacos --env MODE=standalone nacos/nacos-server:2.0.1

参数解释：

-d:后台进程运行

--name:容器名称

--env MODE=standlone:设置环境变量，这里表示单机模式启动

登录控制台，成功显示

至此，Nacos单机版安装部署成功

四、SpringBoot项目部署

将项目通过Maven进行打包，再去Target目录复制Jar包文件上传至服务器

 编写DockerFile文件

vi Dockerfile

具体内容如下：

FROM openjdk:8-jdk-alpine
VOLUME /tmp
ADD learn-docker-storage-1.0-SNAPSHOT.jar app.jar
EXPOSE 8003
ENTRYPOINT ["java", "-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom", "-jar", "/app.jar"]

命令解释：

• FORM：定制的镜像都是基于 FROM 的镜像，这里的 openjdk 就是定制需要的基础镜像，后续操作都是基于openjdk
• VOLUME：挂载一个数据卷，这里因为没有名称，所以是一个默认的数据卷（后面详细解释）
• ADD：添加一层镜像到当前镜像，这里就是添加SpringBootTest镜像到当前层，并改名app.jar
• EXPOSE：暴漏端口，因为我们的自己的端口是8003，所以我们暴漏8003
• ENTRYPOINT：设定容器启动时第一个运行的命令及其参数，这里就是容器以启动就执行 java -jar /app.jar

写好DockerFile后就需要用docker build命令来构建我们的镜像了，这样就可以将我们的SpringBoot项目打包成一个镜像了

构建一个镜像需要使用以下命令

docker bulid -t 仓库名/镜像名:tag .

• -t  镜像的名字及标签，一般命名规则是 仓库名/镜像名:tag，

  • 仓库名：一般是私服或者dockerhub等地址，如果忽略默认就是dockerhub的地址docker.io.library/
  • 镜像名称：就是我们的自己的服务名称，可以随意命名
  • tag：就是我们的版本号

• .  这个 . 表示当前目录，这实际上是在指定上下文的目录是当前目录，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。

docker build -t learn-docker-storage:0.0.1 .

构建完成如果出现Successfully说明已经构建成功了

可以查看我们构建的镜像

启动镜像：

# 运行容器
docker run -d -p 8003:8003 learn-docker-storage:0.0.1

 查看启动日志

docker logs -f container_id

至此，我们的打包镜像部署服务就已经大功告成了

五、日志挂载优化

存储卷优化

什么是存储卷

“卷”是容器上的一个或多个“目录”，此类目录可绕过联合文件系统，与宿主机上的某个目录“绑定
（关联）”；

存储卷的使用

 查看存储卷

docker volume ls

docker inspect 2041965c3e87|grep Mounts -A20

# 进入文件挂载目录 
cd /var/lib/docker/volumes/d35de1b7e4631908b05635db4c1f114ab3aafbdf25a9843c068696e6 6a779c75/_data 
# 输出日志 
tail -f learn-docker-storage.log

 当删除了容器，发现存储卷所挂载的目录数据依然还存在

bind挂载共享存储

什么是bind

Bind mounts模式和Volumes非常相似，不同点在于Bind mounts模式是将宿主机上的任意文件或文件夹挂载到容器，而Volumes本质上是将Docker服务管理的一块区域（默认是/var/lib/docker/volumes下的文件夹）挂载到容器。

共享存储

经过上面的测试，我们发现每一个容器都是单独用一个存储卷，用于临时文件没有问题的，但是如果要让容器都用同一个存储路径怎么办呢，这个时候就用到了 bind挂载了，可以使用-v进行挂载挂载刚才的存储卷。

# 级联创建文件夹
mkdir -p /tmp/data/logs
# 运行容器，指定挂载路径 
docker run -d -v /tmp/data/logs:/logs \
-p 8003:8003 --name learn-docker-storage \
learn-docker-storage:0.0.2

 用-v来指定需要挂载的目录，这也是我们用的最多的一种方式

使用docker inspect命令来检查容器详情

docker inspect learn-docker-storage|grep Mounts -A20

volume和bind的区别

对于多个容器需要共享访问同一数据目录，或者需要持久化容器内数据（如数据库）时，我们都是采用挂载目录形式（bind mounts），将宿主机的某一目录挂载到容器内的指定目录，这种方式能解决问题，但这种方式也一直有一些缺点

• 容器在不同的服务器部署需要根据实际磁盘挂载目录修改路径
• 不同操作系统的文件和目录权限会搞得你昏头转向，火冒三丈 ?

 bind mount和volume其实都是利用宿主机的文件系统，不同之处在于volume是docker自身管理的目录中的子目录，所以不存在权限引发的挂载的问题，并且目录路径是docker自身管理的，所以也不需要在不同的服务器上指定不同的路径，你不需要关心路径。

六、网络优化

我们先用一张图来说明为什么要进行网络优化

所以Docker的容器是否可以直接通过Docker的网卡进行直接通信呢？

答案是当然可以，这就叫做网络优化。

Docker网络原理

        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通过直接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网络模式

 Docker 的 bridge 模式是 Docker 容器网络的默认模式，它提供了一种简单而强大的方式来为容器分配独立的 IP 地址，并使它们能够在同一主机上相互通信。下面是对 bridge 模式的简要介绍：

桥接网络模式实战

查看网络列表

可以通过docker network ls命令查看网络列表

# 查看网络列表
docker network ls

创建一个桥接网络

默认容器启动会自动默认接入bridge的桥接网络，为了区分我们的服务也防止各种网络问题，我们创建一个专用网络，可以通过docker network create 网络名称来创建一个默认的桥接网络

# 创建一个桥接网络
docker network create learn-docker-network
# 查看网络列表
docker network ls

停止并删除原有容器

停止和删除我们的微服务以及mysql服务

# 删除当前运行中的容器
docker rm -f learn-docker-storage nacos mysql

创建MySQL

因为我们的微服务依赖MySQL先启动MySQL并接入网络,因为MySQL不需要通过宿主机访问，所有也不需要映射端口了，--network 是配置接入哪一个网络

docker run -d \
-v /tmp/etc/mysql:/etc/mysql/mysql.conf.d/ \
-v /tmp/data/mysql:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
--name mysql --network=learn-docker-network \
mysql:5.7.38

这里需要注意：为什么重新建了个新的MySQL容器，能拿到以前的数据？因为我们做了存储卷映射，所以数据可以持久化

创建Nacos

我们的nacos是需要暴露端口的，因为我们需要外部能够看到nacos页面，但是我们也需要我们的nacos连接到当前网络

docker run -d  \
--network=learn-docker-network \
-p 8848:8848 \
--name nacos --env MODE=standalone \
nacos/nacos-server

查看网络详情

可以通过docker network inspect 网络名称可以查看当前的网络的详细信息

docker network inspect learn-docker-network

修改微服务配置

因为需要使用自定义网络访问mysql容器以及nacos容器，需要修改微服务数据库连接地址，

docker 网络访问 可以通过IP或者通过服务名称都是可以的，这里我们通过服务名称访问，因为我们使用了maven打包的方式，我们只需要将pom文件修改就可以

<properties>
    <mysql.addr>mysql:3306</mysql.addr>
    <nacos.addr>nacos:8848</nacos.addr>
</properties>

重新打包服务

将打包的文件上传服务器后按照上面步骤同上面打包，打包版本为 0.0.3

docker build -t learn-docker-storage:0.0.3 .

创建微服务

下面就按部就班的创建微服务就可以,只是注意需要加入网络，这里这个端口需要映射外网访问

docker run -d \
-v /tmp/data/logs:/logs \
-p 8003:8003 \
--name learn-docker-storage \
--network=learn-docker-network \
learn-docker-storage:0.0.3

测试微服务

到现在微服务已经启动，我们尝试访问以下

 curl http://192.168.64.153:8003/storage/employe/findByID/10001 | python -m json.tool

访问测试数据没有问题，到现在我们服务已经搭建完成，并且使用网络进行了优化