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Docker：进阶使用

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周中平 2024-02-28 18:01:14 +08:00
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2
Tech/operating-system/Docker/基础/基础概念.md
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@ -24,8 +24,6 @@ Docker 是一个开源的容器化平台，它允许开发者打包应用及其
Docker 使用容器来运行应用，容器运行在 Docker 引擎之上。Docker 引擎负责管理容器的生命周期，包括容器的创建、启动、停止、移动和删除。容器与虚拟机相比，占用的资源更少，启动更快，因为容器共享宿主机的内核，而不需要模拟整个操作系统。
![](https://static.7wate.com/2024/02/20/3dff18d6e840374447cb5b2a1bfab3e4-docker-workflow.gif)
## Docker 设计架构
**Docker 的架构主要基于客户端 - 服务器（Client-Server）模型**，涉及几个关键组件：Docker 客户端、Docker 服务器（也称为守护进程）、Docker 镜像、容器、仓库等。

302
Tech/operating-system/Docker/进阶/Docker Dockerfile.md Normal file
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@ -0,0 +1,302 @@
---
title: Docker Dockerfile
description: Docker Dockerfile
keywords:
- Docker
- Dockerfile
tags:
- Docker/进阶
author: 仲平
date: 2024-02-28
---
## 概述
Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列指令和参数，用于自动化构建 Docker 镜像。每条指令都会在镜像中创建一个新的层，涵盖了从基础镜像开始、复制文件、运行命令、设置环境变量等多种操作。通过 Dockerfile，可以确保镜像的构建过程是可重复且无差异的，这对于持续集成和持续部署（CI/CD）的实施至关重要。
## Dockerfile
Dockerfile 的开发是一个循环的过程，涉及编写、构建、测试、优化和维护，旨在创建高效、可维护且可重复使用的 Dockerfile，以生成高质量的 Docker 镜像。
以下是 Dockerfile 开发的常规工作流程：
```mermaid
graph TD
A[需求分析] --> B[编写 Dockerfile]
B --> C[构建镜像]
C --> D[测试镜像]
D --> E{满足需求?}
E -->|是| F[优化和迭代]
E -->|否| G[维护和更新]
F --> H[分享和部署]
G --> B
H --> I[结束]
```
关键步骤：
1. **定义基础镜像**：从一个已有的镜像开始，这是所有后续操作的基础。
2. **执行构建命令**：安装软件包、修改配置文件等。
3. **添加文件和目录**：将所需文件和目录添加到镜像中。
4. **设置工作目录**：为 Dockerfile 中的指令指定工作目录。
5. **配置环境变量**：设定必要的环境变量。
6. **暴露端口**：声明容器监听的端口。
7. **配置启动命令**：设置容器启动时执行的命令。
### 指令
| 指令 | 描述 | 示例 |
| --------------- | ------------------------------------------------------------ | ---------------------------------------------------- |
| **FROM** | 指定基础镜像，是构建新镜像的起点。 | `FROM ubuntu:18.04` |
| **RUN** | 在镜像构建过程中运行命令。 | `RUN apt-get update && apt-get install -y nginx` |
| **CMD** | 提供容器启动时的默认执行命令。 | `CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]` |
| **ENTRYPOINT** | 配置容器启动时运行的命令，可以与 CMD 指令配合使用。 | `ENTRYPOINT ["./app"]` |
| **COPY** | 将文件从构建上下文复制到镜像中。 | `COPY . /app` |
| **ADD** | 将文件从构建上下文或 URL 复制到镜像中，可自动解压压缩包。 | `ADD http://example.com/big.tar.xz /usr/src/things/` |
| **ENV** | 设置环境变量。 | `ENV MY_VAR=value` |
| **EXPOSE** | 声明容器运行时监听的端口。 | `EXPOSE 80` |
| **VOLUME** | 创建一个挂载点来持久化数据。 | `VOLUME /data` |
| **WORKDIR** | 为 Dockerfile 中的指令设置工作目录。 | `WORKDIR /app` |
| **ARG** | 定义构建时的变量，可以在构建命令中用 `--build-arg` 来覆盖。 | `ARG VERSION=latest` |
| **USER** | 指定运行容器时的用户名或 UID，以及可选的用户组或 GID。 | `USER www-data` |
| **LABEL** | 为镜像添加元数据。 | `LABEL version="1.0"` |
| **ONBUILD** | 为镜像指定触发器指令，当镜像作为基础镜像时，触发器将在派生镜像中执行。 | `ONBUILD RUN echo 'Doing something...'` |
| **HEALTHCHECK** | 指定一个命令，用于检查容器是否健康运行。 | `HEALTHCHECK CMD curl --fail http://localhost:80/ |
| **SHELL** | 用于覆盖默认的 shell 命令。 | `SHELL ["/bin/bash", "-c"]` |
| **STOPSIGNAL** | 设置停止容器时发送的系统调用信号。 | `STOPSIGNAL SIGTERM` |
### 示例
```dockerfile
# 指定基础镜像
FROM python:3.8
# 设置工作目录
WORKDIR /app
# 复制依赖文件到容器中
COPY requirements.txt ./
# 安装依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
# 将当前目录下的所有文件复制到容器的工作目录中
COPY . .
# 暴露端口
EXPOSE 5000
# 定义容器启动时执行的命令
CMD ["flask", "run", "--host=0.0.0.0"]
```
## 镜像构建
镜像构建是 Docker 使用中的核心概念，它允许用户从一个基础镜像开始，通过一系列步骤添加自定义的层次，最终创建出一个新的镜像。深入了解镜像构建，包括二次构建（多阶段构建）等高级特性，可以帮助你更高效地使用 Docker，优化你的开发和部署流程。
- **Dockerfile**：Dockerfile 是构建 Docker 镜像的蓝图，它包含了一系列的指令，每个指令都会在镜像中创建一个新的层。
- **镜像层**：Docker 镜像是由多个只读层组成的。当你更改镜像并提交这些更改时，你实际上是在基础镜像上添加了一个新层。
- **构建上下文**：构建上下文是指向 Docker 守护进程的一组文件和目录，这些文件和目录用于构建 Docker 镜像。构建上下文的路径可以在 `docker build` 命令中指定。
### 基本构建
使用 `docker build` 命令和 Dockerfile 来构建镜像。在构建过程中，Docker 逐条处理 Dockerfile 中的指令，每条指令都会创建镜像的一个新层。构建完成后，你将获得一个可用于创建容器的镜像。
```shell
docker build -t my_image_name:my_tag .
```
这个命令将使用当前目录中的 Dockerfile 来构建镜像，并将其标记为 `my_image_name:my_tag`。
### 多阶段构建
多阶段构建是 Docker 17.05 版本引入的一个特性，它允许在一个 Dockerfile 中定义多个构建阶段，每个阶段都可以使用不同的基础镜像。多阶段构建的主要优点是减小最终镜像的大小，提高构建效率，避免在最终镜像中包含不必要的文件。
- **定义多个阶段**：可以通过在 Dockerfile 中多次使用 `FROM` 指令来定义多个构建阶段。
- **复制阶段间的文件**：使用 `COPY --from=<stage>` 指令可以从一个阶段复制文件到另一个阶段。
```dockerfile
# 第一阶段：构建阶段
# 使用官方 Python 镜像作为构建镜像的基础
FROM python:3.8-slim as builder
# 设置工作目录
WORKDIR /app
# 将应用依赖复制到容器中
COPY requirements.txt .
# 安装应用依赖
RUN pip install --user -r requirements.txt
# 复制应用代码到容器中
COPY . .
# 第二阶段：运行阶段
# 再次从一个干净的 Python 镜像开始
FROM python:3.8-slim
# 创建一个非 root 用户
RUN useradd -m myuser
USER myuser
# 从构建阶段复制已安装的依赖
COPY --from=builder /root/.local /home/myuser/.local
COPY --from=builder /app /app
# 设置工作目录
WORKDIR /app
# 设置环境变量
ENV PATH=/home/myuser/.local/bin:$PATH
# 暴露应用端口
EXPOSE 5000
# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["python", "app.py"]
```
### 优化构建
- **减少层的数量**：合并多个 `RUN` 指令可以减少镜像层的数量，减小镜像大小。
- **使用 `.dockerignore` 文件**：通过定义 `.dockerignore` 文件排除不必要的文件和目录，减少构建上下文的大小，加快构建速度。
- **利用构建缓存**：Docker 会缓存每一层的结果，如果 Dockerfile 中的某一层没有变化，则在构建时会重用这一层的缓存。合理利用构建缓存可以显著提高构建效率。
## 镜像管理
Docker 提供了多种命令来管理本地存储的镜像：
| 命令 | 描述 | 示例 |
| ------------------------------------ | ---------------------------------- | ------------------------------------------- |
| `docker images` 或 `docker image ls` | 列出本地所有镜像 | `docker images` |
| `docker rmi <image>` | 删除指定的镜像 | `docker rmi nginx:latest` |
| `docker inspect <image>` | 显示镜像的详细信息 | `docker inspect ubuntu:18.04` |
| `docker pull <image>` | 从远程仓库拉取指定的镜像 | `docker pull python:3.8-slim` |
| `docker push <image>` | 将本地镜像推送到远程仓库 | `docker push myusername/myimage:tag` |
| `docker build -t <tag> .` | 根据当前目录的 Dockerfile 构建镜像 | `docker build -t myapp:v1 .` |
| `docker history <image>` | 查看镜像的构建历史 | `docker history nginx:latest` |
| `docker tag <image> <tag>` | 为镜像添加一个新标签 | `docker tag myimage:latest myimage:v2` |
| `docker save -o <path> <image>` | 将镜像保存为 tar 归档文件 | `docker save -o myimage.tar myimage:latest` |
| `docker load -i <path>` | 从 tar 归档文件中加载镜像 | `docker load -i myimage.tar` |
| `docker image prune` | 删除未被任何容器使用的悬挂镜像 | `docker image prune` |
| `docker image rm <image>` | 删除一个或多个镜像 | `docker image rm myimage1 myimage2` |
## 镜像仓库
Docker 镜像仓库扮演着在 Docker 生态系统中极为关键的角色，它们不仅存储和分发容器镜像，还促进了开发和运维工作的协同。这些仓库可以是公开的，也可以是私有的，以满足不同的安全和隐私需求。
Docker Hub 是最广为人知的 Docker 镜像仓库，提供了大量的公共镜像供下载和使用。它支持个人和组织管理镜像，并能与自动化构建和测试流程无缝集成。
对于需要控制镜像访问权限的场景，私有 Docker 仓库是理想的选择。私有仓库可以部署在内部网络中，确保敏感镜像的安全。Docker Registry 是官方提供的开源仓库解决方案，支持本地部署和管理私有镜像。
### 使用 Docker Hub 拉取镜像
从 Docker Hub 或私有仓库拉取镜像是常见操作。使用 `docker pull` 命令可以轻松完成这一任务：
```shell
docker pull my_username/my_image_name:my_tag
```
### 推送镜像到 Docker Hub
#### 1. 创建 Docker Hub 账号
如果你还没有 Docker Hub 的账号，你需要先在 [Docker Hub](https://hub.docker.com/) 上注册一个。
#### 2. 登录到 Docker Hub
在终端或命令行界面，使用 `docker login` 命令登录到你的 Docker Hub 账号。输入你的用户名和密码进行认证。
```
docker login
```
成功登录后，你的认证信息将被保存，以便后续操作无需重复登录。
#### 3. 标记你的镜像
在推送镜像之前，你需要为你的镜像设置一个标签（Tag），这个标签应该包含你的 Docker Hub 用户名、镜像的名字，以及（可选的）标签。
```
docker tag local-image-name:tag your-dockerhub-username/repository-name:tag
```
- `local-image-name:tag` 是你本地镜像的名称和标签。
- `your-dockerhub-username` 是你在 Docker Hub 上的用户名。
- `repository-name` 是你希望在 Docker Hub 上创建的仓库名。
- `tag` 是你给镜像指定的标签，如果不指定，默认为 `latest`。
例如，如果你的 Docker Hub 用户名是 `johndoe`，并且你想要推送一个名为 `myapp` 的镜像，标签为 `v1.0`，你可以执行：
```
docker tag myapp:latest johndoe/myapp:v1.0
```
#### 4. 推送镜像到 Docker Hub
使用 `docker push` 命令将镜像推送到你的 Docker Hub 仓库：
```
docker push your-dockerhub-username/repository-name:tag
```
继续之前的例子：
```
docker push johndoe/myapp:v1.0
```
这个命令会将 `myapp` 镜像的 `v1.0` 标签版本推送到 Docker Hub 上的 `johndoe/myapp` 仓库中。
#### 5. 验证
推送完成后，你可以在 Docker Hub 的网站上登录你的账号，查看你的仓库列表，确认新推送的镜像已经出现在列表中。
### 推送镜像到私人仓库
推送镜像到私人仓库的过程与推送到 Docker Hub 类似，但需要确保你有权限访问该私人仓库，并且可能需要配置额外的认证信息。以下是推送镜像到私人仓库的一般步骤：
#### 1. 登录私人仓库
私有仓库通常需要认证，以保证仓库的安全性。使用 `docker login` 命令进行登录，确保你拥有足够的权限来推送镜像。
```shell
docker login myregistry.example.com
```
#### 2.标记你的镜像
在推送镜像之前，需要将其标记为私人仓库的地址。这是通过 `docker tag` 命令完成的，标记格式通常为 `仓库地址/用户名/镜像名称:标签`。
```shell
docker tag my_image_name:my_tag myregistry.example.com/my_username/my_image_name:my_tag
```
这里：
- `my_image_name:my_tag` 是你本地镜像的名称和标签。
- `myregistry.example.com` 是你的私人仓库地址。
- `my_username` 是你在该仓库的用户名或命名空间。
#### 3. 推送镜像
完成镜像标记后，使用 `docker push` 命令将其推送到私人仓库。
标记完成后，使用 `docker push` 命令将镜像推送到私人仓库：
```shell
docker push myregistry.example.com/my_username/my_image_name:my_tag
```
#### 4. 管理私人仓库中的镜像
私人仓库可能提供了一个用户界面或者 API，供你管理仓库中的镜像，包括查看、删除和设置访问权限等。
#### 5. 使用私人仓库中的镜像
从私人仓库拉取镜像时，同样需要先进行认证。一旦认证通过，你可以使用 `docker pull` 命令拉取所需的镜像。
```shell
docker pull myregistry.example.com/my_username/my_image_name:my_tag
```

125
Tech/operating-system/Docker/进阶/Docker 使用.md Normal file
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@ -0,0 +1,125 @@
---
title: Docker 使用
description: Docker 使用
keywords:
- Docker
- 使用
tags:
- Docker/进阶
author: 仲平
date: 2024-02-28
---
Docker 是一个开源平台，用于自动化开发、部署和运行应用程序的过程，通过使用容器化技术，Docker 允许开发者将应用及其依赖打包成一个轻量级、可移植的容器，然后这个容器可以在任何地方运行。这样，它解决了“在我的机器上可以运行”的问题，提高了软件交付的效率和可靠性。
## 容器
容器化是一种虚拟化技术，它允许你在隔离的环境中运行和部署应用。每个容器独立运行一个或多个应用程序，包括它们所需的所有依赖。这就像将你的应用及其所有依赖打包在一个集装箱中，无论在什么环境下运输（运行），都能确保其内容不受影响。
### 生命周期
容器的生命周期管理是 Docker 使用的核心概念之一，涉及容器从创建到销毁的全过程。容器的生命周期可以通过一系列的 Docker 命令来管理，这些命令包括创建、启动、停止、重启、删除等操作。
![生命周期](https://static.7wate.com/2024/02/20/3dff18d6e840374447cb5b2a1bfab3e4-docker-workflow.gif)
### 创建容器
创建容器是容器生命周期的第一步，这一过程依赖于 Docker 镜像。Docker 镜像是一个包含了应用及其依赖的轻量级、可执行的软件包，确保了应用在任何环境下的一致性和可移植性。
```shell
docker run hello-world
```
### 容器管理
容器一旦创建，就可以通过各种命令进行管理。这些命令允许用户控制容器的生命周期，包括启动、停止、重启和删除等操作。
- **启动容器**：`docker start my_container`，此命令用于启动一个或多个已经创建但停止运行的容器。
- **停止容器**：`docker stop my_container`，该命令用于停止一个或多个正在运行的容器。停止容器会向容器内的主进程发送 SIGTERM 信号，之后发送 SIGKILL 信号，以确保容器停止运行。
- **查看运行中的容器**：`docker ps`，此命令展示了所有当前正在运行的容器。使用 `-a` 选项可以查看包括停止的在内的所有容器。
- **进入运行中的容器**：`docker exec -it my_container /bin/bash`，该命令允许用户进入一个正在运行的容器内部，并以交互模式启动一个新的终端会话。这对于调试应用或管理容器内的服务非常有用。
- **删除容器**：`docker rm my_container`，使用这个命令可以删除一个或多个已停止的容器。如果要删除运行中的容器，需要加上 `-f` 或 `--force` 参数来强制删除。
### 高级容器管理
除了基本的生命周期管理命令，Docker 还提供了一系列高级功能，以支持更复杂的容器操作和管理需求。
- **查看容器日志**：`docker logs my_container`，这个命令允许用户检查和跟踪容器内的标准输出和错误输出。对于调试应用和监控容器运行状态非常有用。
- **查看容器内部进程**：`docker top my_container`，此命令显示运行在容器内部的进程列表，有助于了解容器内部的活动。
- **暂停容器**：`docker pause my_container`，该命令用于暂停运行中的容器，所有进程都会被挂起。这可以用于资源管理或在特定时刻“冻结”容器的状态。
- **恢复容器**：`docker unpause my_container`，与 `docker pause` 相对，此命令用于恢复被暂停的容器的执行。
- **容器资源限制**：在创建或运行容器时，可以通过 `--memory`、`--cpu-shares` 等参数来限制容器可以使用的资源，从而避免单个容器占用过多的系统资源。
## 数据卷
数据卷是 Docker 实现数据持久化和共享的关键机制之一。通过使用数据卷，用户可以在不同容器之间共享数据，同时保证数据的持久化存储，即使容器被删除，卷中的数据也不会丢失。
- **数据持久化**：数据卷提供了一种机制，可以将数据存储在容器之外，确保重要数据不会因容器的删除而丢失。
- **数据共享与重用**：数据卷可以被多个容器挂载和访问，实现数据的共享。
- **容器解耦**：通过数据卷，应用程序的运行状态可以与数据保持独立，便于应用的迁移和备份。
### 使用数据卷
创建和使用数据卷的基本命令如下：
```shell
# 创建一个新的数据卷
docker volume create my_volume
# 将数据卷挂载到容器
docker run -d -v my_volume:/path/in/container --name my_container my_image
```
此命令会启动一个新的容器，将之前创建的数据卷 `my_volume` 挂载到容器的指定路径 `/path/in/container` 下。容器内应用对该路径的任何写操作都会直接反映到数据卷上，同样，对数据卷的任何更改也会立即在挂载它的所有容器中可见。
### 数据卷容器
数据卷容器是一种使用数据卷共享数据的模式。通过创建一个专门的容器来持有数据卷，其他容器可以通过 --volumes-from 标志来挂载这个容器中的数据卷。
```shell
# 创建一个带数据卷的容器
docker run -d --name data_container -v my_volume:/path/in/container my_image
# 使用 --volumes-from 从其他容器挂载数据卷
docker run -d --name app_container --volumes-from data_container my_app_image
```
这种方法使得数据的管理和共享变得更加集中和高效。
## Docker 网络
Docker 网络功能允许容器相互通信，并与外部世界交互。Docker 提供了多种网络模式，以支持不同的使用场景。
### 网络模式
- **bridge**：默认网络模式。当容器运行在桥接网络中时，Docker 会自动使用私有子网内的 IP 地址来分配给每个容器，并通过 NAT 实现与外部网络的通信。
- **host**：在这种模式下，容器共享宿主机的网络命名空间，不进行网络隔离。容器的网络性能更好，但是安全性降低。
- **none**：在这种模式下，容器具有自己的网络命名空间，但不配置任何网络接口，通常用于需要手动管理网络的高级场景。
### 自定义网络
创建自定义网络可以提供更灵活的网络配置，使得容器间的通信更加方便和安全。
```shell
# 创建自定义桥接网络
docker network create --driver bridge my_custom_bridge
# 运行容器时指定网络
docker run -d --name my_container --network my_custom_bridge my_image
```
在自定义网络中，容器可以通过容器名相互访问，而不需要使用 IP 地址，简化了容器间通信的配置。
### 网络连接和断开
Docker 允许在运行时将容器连接到网络或从网络断开。
```shell
# 将运行中的容器连接到网络
docker network connect my_custom_bridge my_container
# 将容器从网络断开
docker network disconnect my_custom_bridge my_container
```
这提供了动态管理容器网络连接的灵活性，允许根据需要调整容器的网络配置。