Docker介绍与使用

¶1. 为什么需要Docker

没有docker遇到的问题：

• 依赖复杂：比如系统的其他应用需要python3.7和gcc9，而你的应用需要python2.7和gcc7，你不便把系统改成你要的环境。
• 迁移环境耗时：上个环境可以正常工作，但更新环境后出现一堆bug，甚至难以进行环境回退。
• 新开发者加入团队：代码在他的电脑上跑不起来，为新电脑安装环境费时费力。

docker和虚拟机的区别：

从图中可以看到，docker比虚拟机更省内存。

¶2. Docker的关键概念

1. Docker结构——Image、Container

   类比面向对象编程，一个image就像一个类，里面包含着所需的环境，image可以被存在云端，需要的时候拉取。一个container就像一个image的实例。

2. Docker组件——Client、Server

   之前我们一直在用一个笼统的术语“Docker”来描述它的功能，但它其实有很多不同的组件：

   • Docker Registry: Docker官方保存 images的仓库，供大家pull
   • Docker Hub: 分享和获取Images的地方，类似于Github
   • Docker Client: The CLI tool used to interact with the Docker server
   • Docker Daemon: The Docker server process responsible for pulling, pushing, and building the images. It is also used for running the container

   流程为：你可以通过Docker Client要求Docker daemon运行某一个image，daemon就会在系统查找这个image，如果找到了就 run the container forked from that image，否则pull the image from the Docker registry and create a container from the image.

   

   如上图所示是Docker client要求daemon: pull a Redis image、run the Ubuntu image. 这些交流是通过Docker server提供的APIs完成的。

¶3. Docker的安装

Docker为了不同的工业需要有不同的版本，这里使用Docker community edition，简称Docker CE。

• Docker CE on Windows（略，需要VM）

  Docker CE: https://hub.docker.com/?overlay=onboarding

• Docker CE for Mac OS（略，需要VM）

  https://hub.docker.com/?overlay=onboarding

• Docker CE on Linux

  Ubuntu 18.04/16.04:

  移除旧版本docker：

  # use sudo if required
  apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

  安装：

  # 1. Update package index
  sudo apt-get update
  # 2. Install packages to allow apt to use a repository over HTTPS
  sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl gnupg-agent software-properties-common
  # 3. Add Docker’s official GPG key
  curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | apt-key add -
  # 4. 设置一个稳定的仓库
  add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
  sudo apt-get update
  # 5. 安装最新版本的Docker CE and containerd
  apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
  # 6. 检查是否安装成功
  sudo docker info
  docker run hello-world
  # 如果不想在每个docker命令中都加sudo，可以添加用户名到docker group
  sudo usermod -aG docker <your-user>

  CentOS installation : https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/centos/

  Debian: https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/debian/

  Fedora: https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/fedora/

  由于众所周知的原因，国内获取Docker官方镜像的速度很慢，因此配置阿里云镜像加速器

  针对Docker客户端版本大于 1.10.0 的用户

  您可以通过修改daemon配置文件/etc/docker/daemon.json来使用加速器

  sudo mkdir -p /etc/docker
  sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
  {
    "registry-mirrors": ["https://prt5jb4d.mirror.aliyuncs.com"]
  }
  EOF
  sudo systemctl daemon-reload
  sudo systemctl restart docker

  在docker中apt-get使用的是国外的源,速度是非常慢的，所以要更换为国内的源:

  进入container，原文件备份，并进入此目录

  cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
  cd /etc/apt/

  修改sources.list

  echo "">sources.list
  echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-security main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-updates main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-proposed main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-security main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-updates main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-proposed main restricted universe multiverse">>sources.list
  echo "deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse">>sources.list

  备注：在更换软件源时若遇到了如下问题

  Reading package lists... Done
  E: Could not get lock /var/lib/apt/lists/lock - open (11: Resource temporarily unavailable)
  E: Unable to lock directory /var/lib/apt/lists/

  表明当前有某个进程正在apt-get，然而我并没有使用任何命令，于是需要kill掉进程。
  解决办法:

  rm /var/lib/apt/lists/lock

  如果报错没有公钥，我们把这个公钥添加到服务器就行了

  # 8D5A09DC9B929006 是我的缺少的公钥，你写你缺少的公钥就行
  # 如果缺少多个就多次执行下面的命令，只是需要修改成相应的公钥就ok
  apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys 8D5A09DC9B929006

¶4. Docker基础使用

¶从image中创建container并运行

所有docker images的名字格式为<image name>:<version>, 未指定版本号则默认为 :latest

本节用到的命令：

• docker pull <images-name>:<version> : pulls image from Docker registry
• docker run <images-name>:<version> : runs container from mentioned image
• docker ps : shows all running containers
• docker ps -a: shows all available containers
• docker exec : executes a command in a running container

解释/参数扩展 & 例子：

1. -it: The options i & t are used to provide an interactive mode and a pseudo tty terminal.
2. docker exec -it <cantainer id/name> bash
3. docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG…]

docker pull python:3.5
docker run python:3.5
docker ps -a
docker run -it python:3.5 bash
docker exec -it 019d4fffb3b3 bash
exit

¶将container提交为image并push到DockerHub

本节用到的命令：

change and commit

• docker start <container_id/name>: 重启关掉的container
• docker exec -it <cantainer id/name> bash
• docker rm <container_id/name>: 删除某个container
• docker commit -m "<commit message>" <container_id/name> <new_image_name>:<version>: commit the container
• docker images: see the images on your system.

把image push到 Docker Hub 的步骤：

• docker login
• docker tag <image_name> <your_docker_hub_username>/<image>:<version>
• docker push <your_docker_hub_username>/<image>:<version>

¶管理Containers的文件

尽管Docke共享操作系统的内核，但文件系统是分开的。共享文件有两种方法，一种是Bind mount，效果类似于软链接，可以使container访问主机的文件；另一种是Volumes，它是创建在Docker中的空间，通过Docker CLI访问，更多的用于不同的container共享文件的场景，而非主机和container共享文件。

本节用到的命令：

• docker volume --help: to get the volume help
• docker volume create (<volume_name>): to create a new volume
• docker volume inspect <volume_name>: to inspect the created volume
• docker run -v: to mount a volume

解释/参数扩展 & 例子：

1. -v: you use the host filesystem and mount it on the container using -v flag with the run command. 这样在container的设定路径中可以看到主机absolute_path中的文件
2. To mount the file system as read-only, use ro flag.

# docker run -it -v <absolute_path>:<folder path or new folder name> date_project:1.0
docker run -it -v /root/learn/dockerlearn/:/desktop date_project:1.0
# docker run -it -v <absolute_path>:<folder path or new folder name>:ro date_project:1.0

docker volume create project_directory
docker volume ls
docker volume inspect project_directory
docker run -it -v project_directory:/project date_project:1.0
docker run -it -v project_directory:/project_in_second --name second_container date_project:1.0

¶5. Dockerfile

flask应用案例，文件结构如下

• .flaskenv: 特别针对Flask的变量环境声明
• requirements.txt: 运行app需要的所有环境要求，如所需的所有python包
• templates/form.html: Flask 在 templates 文件夹中寻找 HTML 模板.
• app.py: python程序
• Dockerfile: 与app.py处于同一根目录

.flaskenv文件内容如下

FLASK_APP=app.py
FLASK_ENV=development  # debug模式
# FLASK_ENV=production

dockerfile一行一个命令。常见的命令如下：

• FROM: 用来告诉Docker使用哪个base Image或者主平台
• WORKDIR: 为其他的docker指令如RUN、CMD设置一个工作目录
• ENV: 设置app所需的环境变量。可以跳过此步而使用.flaskenv
• COPY: 格式为COPY SOURCE DESTINATION，拷贝文件
• RUN: 在当前的image新建一个layer，并在这个新的layer运行命令
• CMD: 在container中运行命令
• ENTRYPOINT: 将container配置为可执行文件，如 ENTRYPOINT [“flask”, “run”]

更多命令可参考：https://docs.docker.com/engine/reference/builder/#run

dockerfile示例：

FROM python:3.9-rc-buster

# Setting up Docker environment
WORKDIR /code
# Export env variables.
ENV FLASK_APP app.py
ENV FLASK_RUN_HOST 0.0.0.0
###

#Copy requirements file from current directory to file in 
#containers code directory we have just created.
COPY requirements.txt requirements.txt

#Run and install all required modules in container
RUN pip3 install -r requirements.txt

#Copy current directory files to containers code directory
COPY . .

#RUN app.
CMD ["flask", "run"]

构建image

# 进入Dockerfile所在路径后运行
docker build -t flask_app:1.0 .

构建完后会在本机上创建一个image，可以使用docker images查看。

运行：docker run -p 5000:5000 flask_app:1.0，如果不加-p 5000:5000的话app会运行在container的5000端口，主机的浏览器是无法访问的，添加这个参数之后，会进行端口映射，主机的浏览器就可以访问了。

当你写代码的时候，是主机的文件发生了变化，如果你想把这些变化映射到container中，则需要在运行docker时使用docker run -it -v <host_absolute_path>:<folder path in container> -p 5000:5000 flask_app:1.0。后台运行container，使用-d选项，即docker run -d -v <path_to_code_directory>:/code -p 5000:5000 flask_app:1.0。

使用docker ps可以查看container是否在后台运行。