終于有人把Docker講清楚了！
富 Web 時(shí)代，應(yīng)用變得越來越強(qiáng)大，與此同時(shí)也越來越復(fù)雜。集群部署、隔離環(huán)境、灰度發(fā)布以及動態(tài)擴(kuò)容缺一不可，而容器化則成為中間的必要橋梁。
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本文我們就來探索一下 Docker 的神秘世界，從零到一掌握 Docker 的基本原理與實(shí)踐操作。別再守著前端那一畝三分地，是時(shí)候該開疆?dāng)U土了。
講個(gè)故事
為了更好的理解 Docker 是什么，我們先來講個(gè)故事：
我需要蓋一個(gè)房子，于是我搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。一頓操作，終于把這個(gè)房子蓋好了。
結(jié)果，住了一段時(shí)間，心血來潮想搬到海邊去。這時(shí)候按以往的辦法，我只能去海邊，再次搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。
煩惱之際，跑來一個(gè)魔法師教會我一種魔法。這種魔法可以把我蓋好的房子復(fù)制一份，做成「鏡像」，放在我的背包里。
等我到了海邊，就用這個(gè)「鏡像」，復(fù)制一套房子，拎包入住。
是不是很神奇?對應(yīng)到我們的項(xiàng)目中來，房子就是項(xiàng)目本身，鏡像就是項(xiàng)目的復(fù)制，背包就是鏡像倉庫。
如果要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)容，從倉庫中取出項(xiàng)目鏡像，隨便復(fù)制就可以了。Build once，Run anywhere!
不用再關(guān)注版本、兼容、部署等問題，徹底解決了「上線即崩，無休止構(gòu)建」的尷尬。
虛擬機(jī)與容器
開始之前，我們來做一些基礎(chǔ)知識的儲備：
①虛擬機(jī)：虛擬化硬件
虛擬機(jī) Virtual Machine 指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在實(shí)體計(jì)算機(jī)中能夠完成的工作在虛擬機(jī)中都能夠?qū)崿F(xiàn)。
在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，需要將實(shí)體機(jī)的部分硬盤和內(nèi)存容量作為虛擬機(jī)的硬盤和內(nèi)存容量。
每個(gè)虛擬機(jī)都有獨(dú)立的 CMOS、硬盤和操作系統(tǒng)，可以像使用實(shí)體機(jī)一樣對虛擬機(jī)進(jìn)行操作。在容器技術(shù)之前，業(yè)界的網(wǎng)紅是虛擬機(jī)。
虛擬機(jī)技術(shù)的代表，是 VMWare 和 OpenStack。
②容器：將操作系統(tǒng)層虛擬化，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件單元
其特點(diǎn)如下：
- 隨處運(yùn)行：容器可以將代碼與配置文件和相關(guān)依賴庫進(jìn)行打包，從而確保在任何環(huán)境下的運(yùn)行都是一致的。
- 高資源利用率：容器提供進(jìn)程級的隔離，因此可以更加精細(xì)地設(shè)置 CPU 和內(nèi)存的使用率，進(jìn)而更好地利用服務(wù)器的計(jì)算資源。
- 快速擴(kuò)展：每個(gè)容器都可作為單獨(dú)的進(jìn)程予以運(yùn)行，并且可以共享底層操作系統(tǒng)的系統(tǒng)資源，這樣一來可以加快容器的啟動和停止效率。
區(qū)別與聯(lián)系：
- 虛擬機(jī)雖然可以隔離出很多「子電腦」，但占用空間更大，啟動更慢。虛擬機(jī)軟件可能還要花錢，例如 VMWare。
- 容器技術(shù)不需要虛擬出整個(gè)操作系統(tǒng)，只需要虛擬一個(gè)小規(guī)模的環(huán)境，類似「沙箱」。
- 運(yùn)行空間，虛擬機(jī)一般要幾 GB 到 幾十 GB 的空間，而容器只需要 MB 級甚至 KB 級。
我們來看一下對比數(shù)據(jù)：
虛擬機(jī)屬于虛擬化技術(shù)，而 Docker 這樣的容器技術(shù)，屬于輕量級的虛擬化。
與虛擬機(jī)相比，容器更輕量且速度更快，因?yàn)樗昧?Linux 底層操作系統(tǒng)在隔離的環(huán)境中運(yùn)行。
虛擬機(jī)的 Hypervisor 創(chuàng)建了一個(gè)非常牢固的邊界，以防止應(yīng)用程序突破它，而容器的邊界不那么強(qiáng)大。
認(rèn)識 Docker
Docker 是一個(gè)開源的應(yīng)用容器引擎，讓開發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的 Linux 機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。容器是完全使用沙箱機(jī)制，相互之間不會有任何接口。
Docker 技術(shù)的三大核心概念，分別是：
- 鏡像 Image
- 容器 Container
- 倉庫 Repository
Docker 輕量級的原因是什么?相信你也會有這樣的疑惑：為什么 Docker 啟動快?如何做到和宿主機(jī)共享內(nèi)核?
當(dāng)我們請求 Docker 運(yùn)行容器時(shí)，Docker 會在計(jì)算機(jī)上設(shè)置一個(gè)資源隔離的環(huán)境。
然后將打包的應(yīng)用程序和關(guān)聯(lián)的文件復(fù)制到 Namespace 內(nèi)的文件系統(tǒng)中，此時(shí)環(huán)境的配置就完成了。之后 Docker 會執(zhí)行我們預(yù)先指定的命令，運(yùn)行應(yīng)用程序。
鏡像不包含任何動態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會被改變。
核心概念
核心概念如下：
- Build，Ship and Run(搭建、運(yùn)輸、運(yùn)行)。
- Build once，Run anywhere(一次搭建，處處運(yùn)行)。
- Docker 本身并不是容器，它是創(chuàng)建容器的工具，是應(yīng)用容器引擎。
- Docker 三大核心概念，分別是：鏡像 Image，容器 Container、倉庫 Repository。
- Docker 技術(shù)使用 Linux 內(nèi)核和內(nèi)核功能(例如 Cgroups 和 namespaces)來分隔進(jìn)程，以便各進(jìn)程相互獨(dú)立運(yùn)行。
- 由于 Namespace 和 Cgroups 功能僅在 Linux 上可用，因此容器無法在其他操作系統(tǒng)上運(yùn)行。那么 Docker 如何在 macOS 或 Windows 上運(yùn)行?Docker 實(shí)際上使用了一個(gè)技巧，并在非 Linux 操作系統(tǒng)上安裝 Linux 虛擬機(jī)，然后在虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行容器。
- 鏡像是一個(gè)可執(zhí)行包，其包含運(yùn)行應(yīng)用程序所需的代碼、運(yùn)行時(shí)、庫、環(huán)境變量和配置文件，容器是鏡像的運(yùn)行時(shí)實(shí)例。
更多關(guān)于 Docker 的原理，可以查看《Docker 工作原理及容器化簡易指南》，這里不再贅述：
- http://dockone.io/article/8788
安裝 Docker
①命令行安裝
Homebrew 的 Cask 已經(jīng)支持 Docker for Mac，因此可以很方便的使用 Homebrew Cask 來進(jìn)行安裝，執(zhí)行如下命令：
- brew cask install docker
更多安裝方式，請查看官方文檔：
- https://www.docker.com/get-started
②查看版本
命令如下：
- docker -v
③配置鏡像加速
設(shè)置 Docker Engine 寫入配置：
- {
- "registry-mirrors": [
- "http://hub-mirror.c.163.com/",
- "https://registry.docker-cn.com"
- ],
- "insecure-registries":[],
- "experimental": false,
- "debug": true
- }
④安裝桌面端
桌面端操作非常簡單，先去官網(wǎng)下載[1]。通過 Docker 桌面端，我們可以方便的操作：
- clone：克隆一個(gè)項(xiàng)目。
- build：打包鏡像。
- run：運(yùn)行實(shí)例。
- share：共享鏡像。
好了，準(zhǔn)備工作就緒，下面可以大展身手了!
快速開始
安裝完 Docker 之后，我們先打個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的鏡像，邊學(xué)邊用。
①首先需要大致了解一下我們將會用到的 11 個(gè)命令
如下圖：
②新建項(xiàng)目
為了快捷，我們直接使用 Vue 腳手架構(gòu)建項(xiàng)目：
- vue create docker-demo
嘗試啟動一下：
- yarn serve
訪問地址：http://localhost:8080/。項(xiàng)目就緒，我們接著為項(xiàng)目打包：
- yarn build
這時(shí)候，項(xiàng)目目錄下的 Dist 就是我們要部署的靜態(tài)資源了，我們繼續(xù)下一步。
需要注意：前端項(xiàng)目一般分兩類，一類直接 Nginx 靜態(tài)部署，一類需要啟動 Node 服務(wù)。本節(jié)我們只考慮第一種。關(guān)于 Node 服務(wù)，后文我會詳細(xì)說明。
③新建 Dockerfile
命令如下：
- cd docker-demo && touch Dockerfile
此時(shí)的項(xiàng)目目錄如下：
- .
- ├── Dockerfile
- ├── README.md
- ├── babel.config.js
- ├── dist
- ├── node_modules
- ├── package.json
- ├── public
- ├── src
- └── yarn.lock
可以看到我們已經(jīng)在 docker-demo 目錄下成功創(chuàng)建了 Dockerfile 文件。
④準(zhǔn)備 Nginx 鏡像
運(yùn)行你的 Docker 桌面端，就會默認(rèn)啟動實(shí)例，我們在控制臺拉取 Nginx 鏡像：
- docker pull nginx
控制臺會出現(xiàn)如下信息：
- Using default tag: latest
- latest: Pulling from library/nginx
- 8559a31e96f4: Pull complete
- 8d69e59170f7: Pull complete
- 3f9f1ec1d262: Pull complete
- d1f5ff4f210d: Pull complete
- 1e22bfa8652e: Pull complete
- Digest: sha256:21f32f6c08406306d822a0e6e8b7dc81f53f336570e852e25fbe1e3e3d0d0133
- Status: Downloaded newer image for nginx:latest
- docker.io/library/nginx:latest
如果你出現(xiàn)這樣的異常，請確認(rèn) Docker 實(shí)例是否正常運(yùn)行。
- Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?
鏡像準(zhǔn)備 OK，我們在根目錄創(chuàng)建 Nginx 配置文件：
- touch default.conf
寫入：
- server {
- listen 80;
- server_name localhost;
- #charset koi8-r;
- access_log /var/log/nginx/host.access.log main;
- error_log /var/log/nginx/error.log error;
- location / {
- root /usr/share/nginx/html;
- index index.html index.htm;
- }
- error_page 500 502 503 504 /50x.html;
- location = /50x.html {
- root /usr/share/nginx/html;
- }
- }
⑤配置鏡像
打開 Dockerfile ，寫入如下內(nèi)容：
- FROM nginx
- COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
- COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
我們逐行解釋一下代碼：
- FROM nginx 指定該鏡像是基于 nginx:latest 鏡像而構(gòu)建的。
- COPY dist/ /usr/share/nginx/html/ 命令的意思是將項(xiàng)目根目錄下 dist 文件夾中的所有文件復(fù)制到鏡像中 /usr/share/nginx/html/ 目錄下。
- COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf 將 default.conf 復(fù)制到 etc/nginx/conf.d/default.conf，用本地的 default.conf 配置來替換 Nginx 鏡像里的默認(rèn)配置。
⑥構(gòu)建鏡像
Docker 通過 build 命令來構(gòu)建鏡像：
- docker build -t jartto-docker-demo .
按照慣例，我們解釋一下上述代碼：
- -t 參數(shù)給鏡像命名 jartto-docker-demo。
- . 是基于當(dāng)前目錄的 Dockerfile 來構(gòu)建鏡像。
執(zhí)行成功后，將會輸出：
- Sending build context to Docker daemon 115.4MB
- Step 1/3 : FROM nginx
- ---> 2622e6cca7eb
- Step 2/3 : COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
- ---> Using cache
- ---> 82b31f98dce6
- Step 3/3 : COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
- ---> 7df6efaf9592
- Successfully built 7df6efaf9592
- Successfully tagged jartto-docker-demo:latest
鏡像制作成功!我們來查看一下容器：
- docker image ls | grep jartto-docker-demo
可以看到，我們打出了一個(gè) 133MB 的項(xiàng)目鏡像：
- jartto-docker-demo latest 7df6efaf9592 About a minute ago 133MB
鏡像也有好壞之分，后續(xù)我們將介紹如何優(yōu)化，這里可以先暫時(shí)忽略。
⑦運(yùn)行容器
命令如下：
- docker run -d -p 3000:80 --name docker-vue jartto-docker-demo
這里解釋一下參數(shù)：
- -d 設(shè)置容器在后臺運(yùn)行。
- -p 表示端口映射，把本機(jī)的 3000 端口映射到 container 的 80 端口(這樣外網(wǎng)就能通過本機(jī)的 3000 端口訪問了。
- --name 設(shè)置容器名 docker-vue。
- jartto-docker-demo 是我們上面構(gòu)建的鏡像名字。
補(bǔ)充一點(diǎn)：在控制臺，我們可以通過 docker ps 查看剛運(yùn)行的 Container 的 ID：
- docker ps -a
控制臺會輸出：
- CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
- ab1375befb0b jartto-docker-demo "/docker-entrypoint.…" 8 minutes ago Up 7 minutes 0.0.0.0:3000->80/tcp docker-vue
如果你使用桌面端，那么打開 Docker Dashboard 就可以看到容器列表了，如下圖：
⑧訪問項(xiàng)目
因?yàn)槲覀冇成淞吮緳C(jī) 3000 端口，所以執(zhí)行：
- curl -v -i localhost:3000
或者打開瀏覽器，訪問：localhost:3000。
⑨發(fā)布鏡像
如果你想為社區(qū)貢獻(xiàn)力量，那么需要將鏡像發(fā)布，方便其他開發(fā)者使用。
發(fā)布鏡像需要如下步驟：
- 登陸 dockerhub[2]，注冊賬號。
- 命令行執(zhí)行 docker login，之后輸入我們的賬號密碼，進(jìn)行登錄。
- 推送鏡像之前，需要打一個(gè) Tag，執(zhí)行 docker tag
/ : 。
全流程結(jié)束，以后我們要使用，再也不需要「搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子」了，拎包入住。這也是 Docker 獨(dú)特魅力所在。
常規(guī)操作
到這里，恭喜你已經(jīng)完成了 Docker 的入門項(xiàng)目!如果還想繼續(xù)深入，不妨接著往下看看。
①參數(shù)使用
FROM：
- 指定基礎(chǔ)鏡像，所有構(gòu)建的鏡像都必須有一個(gè)基礎(chǔ)鏡像，且 FROM 命令必須是 Dockerfile 的第一個(gè)命令
- FROM
[AS
] 指定從一個(gè)鏡像構(gòu)建起一個(gè)新的鏡像名字 - FROM
[:
] [AS ] 指定鏡像的版本 Tag - 示例：FROM mysql:5.0 AS database
MAINTAINER：
- 鏡像維護(hù)人的信息
- MAINTAINER
- 示例：MAINTAINER Jartto Jartto@qq.com
RUN：
- 構(gòu)建鏡像時(shí)要執(zhí)行的命令
- RUN <command>
- 示例：RUN ["executable", "param1", "param2"]
ADD：
- 將本地的文件添加復(fù)制到容器中去，壓縮包會解壓，可以訪問網(wǎng)絡(luò)上的文件，會自動下載
- ADD<src> <dest>
- 示例：ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目錄下
COPY：
- 功能和 ADD 一樣，只是復(fù)制，不會解壓或者下載文件
CMD：
- 啟動容器后執(zhí)行的命令，和 RUN 不一樣，RUN 是在構(gòu)建鏡像是要運(yùn)行的命令
- 當(dāng)使用 docker run 運(yùn)行容器的時(shí)候，這個(gè)可以在命令行被覆蓋
- 示例：CMD ["executable", "param1", "param2"]
ENTRYPOINT：
- 也是執(zhí)行命令，和 CMD 一樣，只是這個(gè)命令不會被命令行覆蓋
- ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]
- 示例：ENTRYPOINT ["donnet", "myapp.dll"]
LABEL：為鏡像添加元數(shù)據(jù)，key-value 形式
- LABEL <key>=<value> <key>=<value> ...
- 示例：LABEL version="1.0" description="這是一個(gè)web應(yīng)用"
ENV：設(shè)置環(huán)境變量，有些容器運(yùn)行時(shí)會需要某些環(huán)境變量
- ENV <key> <value> 一次設(shè)置一個(gè)環(huán)境變量
- ENV <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> 設(shè)置多個(gè)環(huán)境變量
- 示例：ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/
EXPOSE：暴露對外的端口(容器內(nèi)部程序的端口，雖然會和宿主機(jī)的一樣，但是其實(shí)是兩個(gè)端口)
- EXPOSE <port>
- 示例：EXPOSE 80
- 容器運(yùn)行時(shí)，需要用 -p 映射外部端口才能訪問到容器內(nèi)的端口
VOLUME：指定數(shù)據(jù)持久化的目錄，官方語言叫做掛載
- VOLUME /var/log 指定容器中需要被掛載的目錄，會把這個(gè)目錄映射到宿主機(jī)的一個(gè)隨機(jī)目錄上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化和同步
- VOLUME ["/var/log","/var/test".....] 指定容器中多個(gè)需要被掛載的目錄，會把這些目錄映射到宿主機(jī)的多個(gè)隨機(jī)目錄上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化和同步
- VOLUME /var/data var/log 指定容器中的 var/log 目錄掛載到宿主機(jī)上的 /var/data 目錄，這種形式可以手動指定宿主機(jī)上的目錄
WORKDIR：設(shè)置工作目錄，設(shè)置之后 ，RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目錄都會同步變更
- WORKDIR<path>
- 示例：WORKDIR /app/test
USER：指定運(yùn)行命令時(shí)所使用的用戶，為了安全和權(quán)限起見，根據(jù)要執(zhí)行的命令選擇不同用戶
- USER <user>:[<group>]
- 示例：USER test
ARG：設(shè)置構(gòu)建鏡像是要傳遞的參數(shù)
- ARG <name>[=<value>]
- ARG name=sss
更多操作，請移步官方使用文檔[3]：
- https://docs.docker.com/
最佳實(shí)踐
在掌握 Docker 常規(guī)操作之后，我們很容易就可以打出自己想要的項(xiàng)目鏡像。
然而不同的操作打出的鏡像也是千差萬別。究竟是什么原因?qū)е络R像差異，我們不妨繼續(xù)探索。
以下是在應(yīng)用 Docker 過程中整理的最佳實(shí)踐，請盡量遵循如下準(zhǔn)則：
- Require 明確：需要什么鏡像。
- 步驟精簡：變化較少的 Step 優(yōu)先。
- 版本明確：鏡像命名明確。
- 說明文檔：整個(gè)鏡像打包步驟可以重現(xiàn)。
總結(jié)
容器化技術(shù)必將是云時(shí)代不可或缺的技能之一，而 Docker 只是滄海一粟。隨之而來的還有集群容器管理 Kubernetes、Service Mesh 、Istio 等技術(shù)。
打開 Docker 的大門，不斷抽絲剝繭，逐層深入，你將感受到容器化的無窮魅力。
相關(guān)鏈接：
- https://www.docker.com/products/docker-desktop
- https://hub.docker.com/
- https://docs.docker.com/
作者：jartto
編輯：陶家龍
出處：http://jartto.wang/2020/07/04/learn-docker/
