docker进阶02

1.数据持久化

在容器层的 UnionFS (联合文件系统) 中对文件/目录的任何修改，无论是手工修改还是容器在运行过程中的修改，在该容器丢失或被删除后这些修改将全部丢失，也就是说这些修改是无法保存下来的，若要保存下来这些修改，通常有两种方式：

• 定制镜像持久化：将这个修改过的容器生成一个新的镜像，让这些修改变为只读的镜像。
• 数据卷持久化：将这些修改通过数据卷同步到宿主机。

1.1 定制镜像持久化

1.1.1 案例

我们这里要实现的功能是：为 tomcat:10.0 镜像修改其 webapps 目录。原本该目录内容是空的，用户访问 tomcat 页面会报 404，而真正的内容是在 webapps.dist 中。现要将原webapps 目录删除，然后重命名 webapps.dist 目录为webapps，以使用户可以看到 tomcat页面。

# 运行容器
docker run --name mytom -d -p 8080:8080 tomcat:8.5.50
# 进入容器，修改webapps目录
docker exec -it mytom /bin/bash
# 把容器提交成新镜像
docker commit -a "tom" -m "modify webapps" mytom  mytomcat:8.5.50
# 用新镜像运行容器
docker run --name mytom2 -d -p 8081:8080 mytomcat:8.5.50

这种方式的问题：如果容器中在部署了网站，但是容器被误删，会导致部署的网站丢失。虽然也可以用 docker cp 做数据同步，但是不能实时同步，数据并不安全。

1.2 数据卷持久化

1.2.1 简介

Docker 提供了三种实时同步 (宿主机与容器FS间数据的同步)方式：数据卷、bind mounts (绑定挂载)、tmpfs (临时文件系统)。但其中使用最广泛的是数据卷。

数据卷是宿主机中的一个特殊的文件/目录，这个文件/目录与容器中的另一个文件/目录进行了直接关联，在任何一端对文件/目录的写操作，在另一端都会同时发生相应变化。在宿主中的这个文件/目录就称为数据卷，而容器中的这个关联文件/目录则称为该数据卷在该容器中的挂载点。

数据卷的设计目的就是为了实现数据持久化，其完全独立于容器的生命周期,属于宿主机文件系统，但不属于 UnionFS。因此，容器被删除时，不会删除其挂载的数据卷。

数据卷的底层实现方式：硬链接。

数据卷具备以下明显特性：

• 数据卷在容器启动时初始化，如果容器启动后容器本身已经包含了数据，那么这些据会在容器启动后直接出现在数据卷中，反之亦然。
• 可以对数据卷或挂载点中的内容直接修改，修改后对方立即可看到。
• 数据卷会一直存在，即使挂载数据卷的容器已经被删除。
• 数据卷可以在容器之间共享和重用。

数据卷是在使用 docker run 启动容器时指定的，语法为：

# -v, --volume list：Bind mount a volume
docker run -v /宿主机目录的绝对路径:/容器内目录的绝对路径 镜像名:TAG

注：无论是宿主机中的数据卷还是容器中的挂载点，如果指定的目录不存在，那么 docker 引擎都会自动创建（包括多级目录）。

案例1.centos7

在宿主机中的 /host/log/ 目录与 centos7容器的 /opt/log/ 目录间建立关联，即宿主机中的 /host/log/ 目录作为数据卷，而centos7容器的 /opt/log/ 目录作为挂载点。

docker run --name mycent -it -v /host/log:/opt/log centos:7
# 检查目录、测试新建文件、测试追加文件等

用 docker inspect mycent 检查容器：

案例2.只读数据卷

只读数据卷指的是容器对挂载点的操作权限是只读的，而宿主机对数据卷的操作权限始终是读写的。
有些情况下，为了防止容器在运行过程中对文件产生修改，就需要创建只读数据卷（比如配置文件问题）。
语法：

# 注意 :ro
docker run -v /宿主机目录的绝对路径:/容器内目录的绝对路径:ro 镜像名:TAG

还是用centos7测试：

docker run --name mycent -it -v /host/log:/opt/log:ro centos:7

此时在容器内进行写操作会有以下提示：

案例3.数据卷共享

当一个容器与另一个容器使用相同的数据卷时，就称这两个容器实现了“数据卷共享”。

数据卷容器是实现数据卷共享的一种非常有效的方案：

当一个容器A启动运行时创建并挂载了数据卷，若其它容器也需要共享该容器A挂载的数据卷，这些容器只需在 docker run 启动时通过 ”–volumes-from 容器A“ 选项即可实现数据卷共享，此时容器A就称为数据卷容器。

案例：准备3个centos7容器，第一个使用 -v 创建数据卷，其他两个使用 --volumes-from 方式使用数据卷容器。

# 创建容器，其他测试略
docker run --name mycent1 -it -v /host/log:/opt/log centos:7
docker run --name mycent2 -it --volumes-from mycent1 centos:7
docker run --name mycent3 -it --volumes-from mycent1 centos:7

注1：这些容器可以来自于不同的镜像，如 centos7 和 tomcat。
注2：如果删除 mycent1 ，其他不受影响。

1.3 Dockerfile持久化

VOLUME 指令可以在容器中创建可以挂载数据卷的挂载点，其参数可以是字符串数组也可以是使用空格隔开的多个纯字符串。

例如：VOLUME [“/opt/log”,“/opt/db”] 或 VOLUME /opt/log /opt/db

1.3.1 案例

编写Dockerfile：

构建镜像：

运行容器：

进入某个挂载点，测试新增文件：

问题：宿主机的数据卷在哪？刚才的 a.log 是否同步到了宿主机？

docker inspect 查看容器信息：

2.docker网络

2.1 引入

使用 busybox 构建2个镜像做测试

busybox 在 github 的 Dockerfile：

创建2个容器，按 ctrl + p + q 退出容器，让容器在后台继续运行

docker run --name bb1 -it busybox
docker run --name bb2 -it busybox

使用 docker exec 执行以下命令测试

2.2 网络命名空间

Docker 网络中的相关命令非常少，但需要掌握的底层原理相对较多。

Docker 网络的底层原理是 Linux 的 Network Namespace，所以对于 Linux Network Namespace 的理解对 Docker 网络底层原理的理解非常重要。

Network Namespace 是 Linux 内核提供的用于实现网络虚拟化的重要功能，它能创建多个隔离的网络空间，每个独立的网络空间内的防火墙、网卡、路由表、邻居表、协议栈都是独立的。不管是虚拟机还是容器，当运行在独立的命名空间时，就像是一台单独的主机一样。

下面要通过手工方式创建两个 Network Namespace，并最终让它们相互连通，即可以通过 ping 命令测试成功，用此案例来理解 Docker 网络的底层原理。

创建2个 net namespace

ip netns add ns1
ip netns add ns2

查看命名空间中的 ip信息，目前只有 lo

ip netns exec ns1 ip a
ip netns exec ns2 ip a

如果要让两个命名空间连通，则需要用到虚拟设备接口技术 veth pair，该技术需要一对网络接口分别置于两个命名空间中，
以下命令用于创建一对网络接口（网卡） veth-ns1 与 veth-ns2

ip link add veth-ns1 type veth peer name veth-ns2

把这两个网络接口分配给命名空间

ip link set veth-ns1 netns ns1
ip link set veth-ns2 netns ns2

设置ip

ip netns exec ns1 ip addr add 192.168.1.1/24 dev veth-ns1
ip netns exec ns2 ip addr add 192.168.1.2/24 dev veth-ns2

启动网卡

ip netns exec ns1 ip link set dev veth-ns1 up
ip netns exec ns2 ip link set dev veth-ns2 up

ping测试

ip netns exec ns1 ping 192.168.1.2
ip netns exec ns2 ping 192.168.1.1

2.3 CNM 和 Libnetwork

CNM，Container Network Model，容器网络模型，其是一种网络连接的解决方案，是一种设计规范、设计标准，其规定了 Docker 网络的基础组成要素。

CNM 中定义了三个基本要素：沙盒 Sandbox，终端 Endpoint 与网络 Network。

• 沙盒：一个独立的网络栈，其中包括以太网接口、端口号、路由表、DNS 配置等。Linux Network Namespace 是沙盒的标准实现。
• 终端：虚拟网络接口，主要负责创建连接，即将沙盒连接到网络上。一个终端只能接入某一个网络。
• 网络：802.1d网桥的软件实现，是需要交互的终端的集合。

CNM 是设计规范，而 Libnetwork是开源的、由 Go 语言编写的、跨平台的 CNM 的标准实现。

Libnetwork 除了实现了CNM 的三个组件，还实现了本地服务发现、容器负载均衡，以及网络控制层与管理层功能。

docker inspect bb1：

2.4 Driver

每种不同的网络类型都有对应的不同的底层 Driver，这些 Driver 负责在主机上真正实现需要的网络功能，例如创建 veth pair 设备等。

不过，无论哪种网络类型，其工作方式都是类似的。

通过调用 Docker 引擎的 API发出请求，然后由 Libnetwork 做出框架性的处理，然后将请求转发给相应的Driver。

通过 docker network ls 命令可以査看当前主机所连接的网络及网络类型。

2.5 bridge

bridge 网络，也称为单机桥接网络是 Docker 默认的网络模式，该网络模式只能存在于单个 Docker 主机上，其只能用于连接所在 Docker 主机上的容器。

在 Linux 主机上，Docker 的 bridge 网络由 bridge 驱动创建，其在创建时会创建一个默认的网桥 docker0。容器与网桥间是通过 veth pair 技术实现的连接，网桥与外网间是通过 NAT 实现的连接，即将通信的数据包中的内网地址转换为外网地址。bidge 驱动的底层是基于 Linux 内核的 Linux Bridge 技术，该技术已经经历了近 20 年的考验，这就意味着该模式是高性能且非常稳定的。

查看名称为 bridge 的网络信息 （docker network inspect bridge）

使用 ip a 查看

也能看到 veth pair

在宿主机中用 ip a 看到的 11：vethc1c8084 这种名字，是虚拟出来的，查看本机的网桥信息（yum -y install bridge-utils）：

关系图：

其他：

• none 网络：即没有网络，属于此网络的容器仍是一个独立的 Network Namespace，但没有网络接口没有 ip。
  （docker run --name bb4 --network none -it busybox）
• host 网络：即与宿主机 host 共用一个 Network Namespace，该网络类型的容器没有独立的网络空间，没有独立的 ip，全部与 host 共用。（docker run --name bb5 --network host -it busybox）

2.6 网络相关命令

通过以下案例学习网络相关命令

创建 bridge2 网络，并查看：

通过 ip a 也可以查看：

brctl show 查看到该网络中并无网卡：

创建容器 bb3 ，让其属于 bridge2 网络：

docker inspect bb3 查看信息：

再用 brctl show 查看：

ip a ：

此时查看 bridge2 的信息（docker network inspect bridge2），其中的容器只有 bb3：

把 bb2容器也加入到 bridge2：

# Usage:  docker network connect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER
docker network connect bridge2 bb2

此时查看 bridge2 的信息（docker network inspect bridge2），其中的容器有 bb2 和 bb3：

brctl show：

查看bb2的ip，同时 bb2 和 bb3 可以ping通了

2.7 容器名与ip问题

在自定义容器中容器名和ip会自动解析

如果希望在默认的 docker0 中也这样

3.mysql案例

3.1 mysql 安装

3.1.1 官方安装

# 参考：https://hubgw.docker.com/_/mysql
docker run --name some-mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw -d mysql:tag

以5.7为例

可以先拉取镜像：

docker pull mysql:5.7

运行容器：

docker run --name mysql57 -d -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql:5.7

进入容器、登录mysql、测试建库、建表、插入数据，略…

用 navicat 操作时，对中文字符报错：

中文报错原因：

要解决此问题需要配置 my.cnf 。

此外数据库文件、日志文件都是在容器中的，如果容器出现问题无法运行，则这些文件都无法挽回，所以需要用数据卷来解决这些问题。

这些文件在容器中的位置一般都约定为：

• my.cnf 配置文件：/etc/mysql/conf.d/
• 数据文件：/var/lib/mysql/

3.1.2 生产安装

运行容器：

在数据卷中创建配置文件 my.cnf：

[client]									
default-character-set=utf8

[mysql]									
default-character-set=utf8

[mysqld]
port = 3306	
datadir=/var/lib/mysql
character-set-server=utf8
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
bind-address = 0.0.0.0
max_connections=2048
default-storage-engine=INNODB
sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES

重启容器：

docker restart mysql57

测试建库、建表、插入数据，再次进入容器查看字符集信息，略…

也可以测试删除容器，再次创建新容器（看看数据库还在吗）。

3.2 一主一从

单机版的 MySQL存在单点问题，且在高并发场景下性能会急剧下降。所以，生产中对于 MVSQL 都是使用读写分离的主从集群。既保证了数据的安全性，又提升了性能。下面要使用 Docker 搭建一个“一主一从”的 MySQL 读写分离集群。

master 和 slave 注意点：

• 有各自的数据卷
• 端口不能一样

步骤1.master

# 在宿主机创建用来挂载mysql配置文件的目录和存放数据的目录
mkdir -p /db/mysql/master/conf
mkdir -p /db/mysql/master/data

# 授权
cd /db/mysql/master
chmod 777 * -R

# 进入conf目录，创建mysql配置文件：my.cnf，写入以下内容
cd conf/
vim my.cnf
####################################################################################################
[client]									
default-character-set=utf8
[mysql]									
default-character-set=utf8
[mysqld]
server-id=1
log-bin=mysql-bin
binlog-ignore-db=mysql

port = 3306	
datadir=/var/lib/mysql
character-set-server=utf8
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
bind-address = 0.0.0.0
max_connections=2048
default-storage-engine=INNODB
sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES
####################################################################################################
# 创建容器
docker run --name mysql-master -v /db/mysql/master/data:/var/lib/mysql -v /db/mysql/master/conf:/etc/mysql/conf.d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 -d -p 3306:3306 mysql:5.7

进入容器或用navicat 连接master，创建用户，查看主机信息

# 创建用户，并授予主从复制权限
mysql> create user 'my'@'%' identified with mysql_native_password by '123456';
mysql> grant replication slave on *.* to 'my'@'%';

# 查看主机上的binlog信息，如下图
mysql> show master status;

步骤2.slave

# 在宿主机创建用来挂载mysql配置文件的目录和存放数据的目录
mkdir -p /db/mysql/slave/conf
mkdir -p /db/mysql/slave/data

# 授权
cd /db/mysql/slave
chmod 777 * -R

# 进入conf目录，创建mysql配置文件：my.cnf，写入以下内容
cd conf/
vim my.cnf
####################################################################################################
[client]									
default-character-set=utf8
[mysql]									
default-character-set=utf8
[mysqld]
server-id=2
log-bin=mysql-bin

port = 3306	
datadir=/var/lib/mysql
character-set-server=utf8
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
bind-address = 0.0.0.0
max_connections=2048
default-storage-engine=INNODB
sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES
####################################################################################################
# 创建容器
docker run --name mysql-slave -v /db/mysql/slave/data:/var/lib/mysql -v /db/mysql/slave/conf:/etc/mysql/conf.d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 -d -p 3307:3306 mysql:5.7

进入容器或用navicat 连接 slave，指定主机信息等

# 在从机上设置主机相关信息
mysql> CHANGE MASTER TO
master_host='172.17.0.2',
master_user='my',
master_password='123456',
master_port=3306,
master_log_file='mysql-bin.000003',
master_log_pos=591;

# 开启从机
mysql> START SLAVE;

# 查看状态，如下图
mysql> SHOW SLAVE STATUS\G;

建库建表测试即可。

3.3 优化网络

使用自定义网络优化一主一从的配置

# 测试之前，先删除宿主机数据卷中data目录的信息
# 创建网络
docker network create --subnet 172.18.0.0/16 --gateway 172.18.0.1 mysqlnet

# 创建mysql主机master的容器，注意 --net 的使用，后续操作省略...
docker run -dp 3306:3306 -v /db/mysql/master/data:/var/lib/mysql -v /db/mysql/master/conf:/etc/mysql/conf.d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --net mysqlnet --name mysql-master mysql:5.7

# 创建mysql从机slave的容器，注意 --net 的使用，后续操作省略...
docker run -dp 3307:3306 -v /db/mysql/slave/data:/var/lib/mysql -v /db/mysql/slave/conf:/etc/mysql/conf.d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --net mysqlnet --name mysql-slave mysql:5.7

其他配置略，注意在 slave 中配置主机信息时，只要指定容器名称即可（代替 ip地址）

4. 发布项目

4.1 说明

项目构成：

• 前端：vue+elementUI，部署在 nginx
• 后端：springboot，需要 jdk
• 数据库：mysql 5.7

部署要求：

• 使用Dockerfile为前、后端项目分别构建镜像
• 使用docker网络技术
• 使用docker数据卷技术

4.2 步骤

略…

ata:/var/lib/mysql -v /db/mysql/master/conf:/etc/mysql/conf.d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --net mysqlnet --name mysql-master mysql:5.7

创建mysql从机slave的容器，注意 --net 的使用，后续操作省略…

docker run -dp 3307:3306 -v /db/mysql/slave/data:/var/lib/mysql -v /db/mysql/slave/conf:/etc/mysql/conf.d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --net mysqlnet --name mysql-slave mysql:5.7

其他配置略，注意在 slave 中配置主机信息时，只要指定容器名称即可（代替 ip地址）

[外链图片转存中...(img-iSWvY0ul-1740033529970)]



# 4. 发布项目

## 4.1 说明

项目构成：

- 前端：vue+elementUI，部署在 nginx
- 后端：springboot，需要 jdk
- 数据库：mysql 5.7

部署要求：

- 使用Dockerfile为前、后端项目分别构建镜像
- 使用docker网络技术
- 使用docker数据卷技术

## 4.2 步骤

略...