富 Web 時(shí)代，應(yīng)用變得越來(lái)越強(qiáng)大，與此同時(shí)也越來(lái)越復(fù)雜。集群部署、隔離環(huán)境、灰度發(fā)布以及動(dòng)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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圖片來(lái)自 Pexels

本文我們就來(lái)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(kāi)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(lái)講個(gè)故事：

我需要蓋一個(gè)房子，于是我搬石頭、砍木頭、畫(huà)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(lái)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(huà)圖紙、蓋房子。

 

煩惱之際，跑來(lái)一個(gè)魔法師教會(huì)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(duì)應(yīng)到我們的項(xiàng)目中來(lái)，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(cāng)庫(kù)。

如果要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)容，從倉(cāng)庫(kù)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(wèn)題，徹底解決了「上線(xiàn)即崩，無(wú)休止構(gòu)建」的尷尬。

虛擬機(jī)與容器

開(kāi)始之前，我們來(lái)做一些基礎(chǔ)知識(shí)的儲(chǔ)備：

①虛擬機(jī)：虛擬化硬件

虛擬機(jī) Virtual Machine 指通過(guò)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(pán)和內(nèi)存容量作為虛擬機(jī)的硬盤(pán)和內(nèi)存容量。

每個(gè)虛擬機(jī)都有獨(dú)立的 CMOS、硬盤(pán)和操作系統(tǒng)，可以像使用實(shí)體機(jī)一樣對(duì)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(lài)庫(kù)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(jí)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(lái)可以加快容器的啟動(dòng)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(dòng)更慢。虛擬機(jī)軟件可能還要花錢(qián)，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(lèi)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(jí)甚至 KB 級(jí)。

我們來(lái)看一下對(duì)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(jí)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(shí) Docker

Docker 是一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，讓開(kāi)發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴(lài)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(huì)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(cāng)庫(kù) Repository

Docker 輕量級(jí)的原因是什么?相信你也會(huì)有這樣的疑惑：為什么 Docker 啟動(dòng)快?如何做到和宿主機(jī)共享內(nèi)核?

當(dāng)我們請(qǐng)求 Docker 運(yùn)行容器時(shí)，Docker 會(huì)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(huì)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會(huì)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(cāng)庫(kù) Repository。
• Docker 技術(shù)使用 Linux 內(nèi)核和內(nèi)核功能(例如 Cgroups 和 namespaces)來(lái)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(wú)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(kù)、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(jiǎn)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(lái)進(jìn)行安裝，執(zhí)行如下命令：

brew cask install docker 

更多安裝方式，請(qǐng)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(xiě)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(jiǎn)單，先去官網(wǎng)下載[1]。通過(guò) 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(kāi)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(huì)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(dòng)一下：

yarn serve 

訪問(wèn)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(lèi)，一類(lèi)直接 Nginx 靜態(tài)部署，一類(lèi)需要啟動(dòng) 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(huì)詳細(xì)說(shuō)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(huì)默認(rèn)啟動(dòng)實(shí)例，我們?cè)诳刂婆_(tái)拉取 Nginx 鏡像：

docker pull nginx 

控制臺(tái)會(huì)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(qǐng)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?cè)诟夸泟?chuàng)建 Nginx 配置文件：

touch default.conf 

寫(xiě)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(kāi) Dockerfile ，寫(xiě)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(lái)替換 Nginx 鏡像里的默認(rèn)配置。

⑥構(gòu)建鏡像

Docker 通過(guò) build 命令來(lái)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(lái)構(gòu)建鏡像。

執(zhí)行成功后，將會(huì)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(lái)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(tái)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(guò)本機(jī)的 3000 端口訪問(wèn)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(tái)，我們可以通過(guò) docker ps 查看剛運(yùn)行的 Container 的 ID：

docker ps -a 

控制臺(tái)會(huì)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(kāi) Docker Dashboard 就可以看到容器列表了，如下圖：

⑧訪問(wèn)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(kāi)瀏覽器，訪問(wèn)：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(kāi)發(fā)者使用。

發(fā)布鏡像需要如下步驟：

• 登陸 dockerhub[2]，注冊(cè)賬號(hào)。
• 命令行執(zhí)行 docker login，之后輸入我們的賬號(hào)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(huà)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(mén)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(huì)解壓，可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上的文件，會(huì)自動(dòng)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(huì)解壓或者下載文件

CMD：

• 啟動(dòng)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(huì)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(huì)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(duì)外的端口(容器內(nèi)部程序的端口，雖然會(huì)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(wèn)到容器內(nèi)的端口

VOLUME：指定數(shù)據(jù)持久化的目錄，官方語(yǔ)言叫做掛載

• VOLUME /var/log 指定容器中需要被掛載的目錄，會(huì)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(huì)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(dòng)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(huì)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(hù)，為了安全和權(quán)限起見(jiàn)，根據(jù)要執(zhí)行的命令選擇不同用戶(hù)

• 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(qǐng)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(wàn)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(guò)程中整理的最佳實(shí)踐，請(qǐng)盡量遵循如下準(zhǔn)則：

• Require 明確：需要什么鏡像。
• 步驟精簡(jiǎn)：變化較少的 Step 優(yōu)先。
• 版本明確：鏡像命名明確。
• 說(shuō)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(lái)的還有集群容器管理 Kubernetes、Service Mesh 、Istio 等技術(shù)。

打開(kāi) Docker 的大門(mén)，不斷抽絲剝繭，逐層深入，你將感受到容器化的無(wú)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/