Docker实用篇

YangeIT大约 33 分钟基础服务框架Docker部署

Docker实用篇

课程内容

  • 初始Docker🍐
    • 了解Docker和虚拟机的差别 🍐
    • 理解Docker的架构🍐
    • 安装Docker✏️
  • Docker的基本操作❤️
    • 能利用Docker命令操作镜像 ❤️✏️
    • 能利用Docker命令操作容器 ❤️✏️
    • 能操作容器的数据卷 ❤️✏️
  • 能阅读Dockerfile文件 🍐
  • DockerCompose 🍐 🍐
    • 初识和安装DockerCompose 🍐
    • 部署微服务集群 🚀 ✏️
  • Docker镜像仓库 🚀

完成标注为必练的列子

知识储备

  1. 已经在虚拟机上安装过Linux系统
  2. 能理解虚拟机是在系统内安装另外一个完整的系统

1.初识Docker

1.1.什么是Docker 🍐

Docker的定义

微服务虽然具备各种各样的优势,但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。

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  • 分布式系统中,依赖的组件非常多,不同组件之间部署时往往会产生一些冲突
  • 在数百上千台服务中重复部署,环境不一定一致,会遇到各种问题

应用部署的环境问题👇 👇

  • 大型项目组件较多,运行环境也较为复杂,部署时会碰到一些问题:
    • 依赖关系复杂,容易出现兼容性问题
    • 开发、测试、生产环境有差异
      • 开发测试生产环境使用的机器不一样,配置不一样
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例如一个项目中,部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等,这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同,甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

小结

1️⃣ Docker如何解决大型项目依赖关系复杂,不同组件依赖的兼容性问题?
  • Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包,形成可移植镜像
  • Docker应用运行在容器中,使用沙箱机制,相互隔离,互不影响
2️⃣ Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题?
  • Docker镜像中包含完整运行环境,包括系统函数库,仅依赖系统的Linux内核,因此可以在任意Linux操作系统上运行
3️⃣ Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术,具备下列优势:👍 👍
  • 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像,可以迁移到任意Linux操作系统
  • 运行时利用沙箱机制形成隔离容器,各个应用互不干扰
  • 启动、移除都可以通过一行命令完成,方便快捷 简单实用

课堂作业

🚩 1. 流利的说出Docker是什么以及作用?

1.2.Docker和虚拟机的区别 🍐

Docker和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机,也能在一个操作系统中,运行另外一个操作系统,保护系统中的任何应用跨系统

虚拟机和Docker的区别

虚拟机(virtual machine)是在操作系统中模拟硬件设备,然后运行另一个操作系统,比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统,这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。

Docker仅仅是封装函数库,并没有模拟完整的操作系统🎯,如图:

Docker和虚拟机的区别
Docker和虚拟机的区别

对比来看:

Docker和虚拟机的差别
Docker和虚拟机的差别

小结

Docker和虚拟机的差异:

  • docker是一个系统进程;虚拟机是在操作系统中的操作系统
  • docker体积小、启动速度快、性能好;虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

课堂作业

🚩 1. 流利的说出Docker和虚拟机的区别或者说出Docker的优势!

1.3.Docker架构 🍐

Docker架构

Docker中有几个重要的概念:🎯👇

  • 镜像(Image):Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起,称为镜像。

  • 容器(Container)镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器,只是Docker会给容器进程做隔离,对外不可见。

镜像和容器
镜像和容器
  1. 一切应用最终都是代码组成,都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时,才会加载到内存,形成进程。
  2. 镜像,就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。只读的,相当于安装包
  3. 容器就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许,形成进程,只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次,形成多个容器进程相当于已经运行的程序

例如你下载了一个QQ,如果我们将QQ在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包,形成QQ镜像。然后你可以启动多次,双开、甚至三开QQ,跟多个妹子聊天。

小结

镜像

  • 将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

容器

  • 镜像运行起来就是容器,一个镜像可以运行多个容器

Docker结构

  • 服务端:接收命令或远程请求,操作镜像或容器

  • 客户端:发送命令或者请求到Docker服务端

DockerHub:

  • 一个镜像托管的服务器,类似的还有阿里云镜像服务,统称为DockerRegistry

1.4.安装Docker ✏️ ❤️

安装Docker

企业部署一般都是采用Linux操作系统,而其中又数CentOS发行版占比最多,因此我们在CentOS下安装Docker。参考课前资料中的文档图片可点击进入文档

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课堂作业

🚩 1. 参考上述的资料,在centos中安装docker!!必做

2.Docker的基本操作 ✏️ ❤️

2.1.镜像操作

镜像操作

首先来看下镜像的名称组成:

  • 镜名称一般分两部分组成:[repository]:[tag]

在没有指定tag时,默认是latest,代表最新版本的镜像 如图:image-20210731155141362 这里的mysql就是repository,5.7就是tag,合一起就是镜像名称,代表5.7版本的MySQL镜像。

Docker镜像操作👇

常见的镜像操作
常见的镜像操作

案例1-拉取、查看镜像

需求:从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看🎯

1)首先去镜像仓库搜索nginx镜像,比如DockerHubopen in new window:

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2)根据查看到的镜像名称,拉取自己需要的镜像,通过命令:docker pull nginx

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3)通过命令:docker images 查看拉取到的镜像

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课堂作业

需求: 去DockerHub搜索并拉取一个Redis镜像 🎯必做

目标:

  1. DockerHubopen in new window搜索Redis镜像
  2. 查看Redis镜像的名称和版本
  3. 利用docker pull命令拉取镜像
  4. 利用docker save命令将 redis:latest打包为一个redis.tar包
  5. 利用docker rmi 删除本地的redis:latest
  6. 利用docker load 重新加载 redis.tar文件

查看redis版本或者指令open in new window

2.2.容器操作 ✏️ ❤️

容器操作

容器相关命令

容器操作的命令如图:

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容器保护三个状态:

  • 运行:进程正常运行
  • 暂停:进程暂停,CPU不再运行,并不释放内存
  • 停止:进程终止,回收进程占用的内存、CPU等资源

指令(参考上图):

  • docker run:创建并运行一个容器,处于运行状态
  • docker pause:让一个运行的容器暂停
  • docker unpause:让一个容器从暂停状态恢复运行
  • docker stop:停止一个运行的容器
  • docker start:让一个停止的容器再次运行
  • docker rm:删除一个容器(所属的文件系统也会删除) rmi 是删除镜像

代码操作

案例1-创建并运行一个容器🎯

创建并运行nginx容器的命令:

docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx

命令解读:

  • docker run :创建并运行一个容器
  • --name : 给容器起一个名字,比如叫做mn
  • -p :将宿主机端口与容器端口映射,冒号左侧是宿主机端口,右侧是容器端口
  • -d:后台运行容器
  • nginx:镜像名称,例如nginx
  • 默认情况下,容器是隔离环境,我们直接访问宿主机的80端口,肯定访问不到容器中的nginx。
  • 现在,将容器的80与宿主机的80关联起来,当我们访问宿主机的80端口时,就会被映射到容器的80,这样就能访问到nginx了: image-20210731163255863

操作截图:👇

访问截图:👇

日志截图:👇

查看容器日志命令: docker logs 容器名字

通过帮助文档可以查出,docker logs mn -f能持续查看日志

🎉恭喜你🎉,掌握了将镜像创建一个容器,你可以利用docker ps 查看容器的启动情况

小结

docker run命令的常见参数有哪些?

  • --name:指定容器名称
  • -p:指定端口映射
  • -d:让容器后台运行

查看容器日志的命令:

  • docker logs
  • 添加 -f 参数可以持续查看日志

查看容器状态:

  • docker ps
  • docker ps -a 查看所有容器,包括已经停止的

课堂作业

🚩 1. 将上述的2.2容器操作依次练习一遍必练

或者完成

点击查看代码图解open in new window👈

  • 进入容器后,直接执行redis-cli,就可以操作 redis-cli命令 :
  • 保存:SET key value
  • 获取:GET key

2.3.数据卷(容器数据管理)✏️❤️

数据卷(容器数据管理)

在之前的nginx案例中,修改nginx的html页面时,需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器,修改文件也很麻烦。

这就是因为容器与数据(容器内文件)耦合带来的后果。

容器与数据(容器内文件)耦合的后果
容器与数据(容器内文件)耦合的后果

要解决这个问题,必须将数据与容器解耦 ,这就要用到数据卷了。🎯

代码操作

案例-创建和查看数据卷

需求:创建一个数据卷,并查看数据卷在宿主机的目录位置 🎯

宿主机目录 --> 数据卷 ---> 容器内目录关联关系图
宿主机目录 --> 数据卷 ---> 容器内目录关联关系图
1️⃣ 创建数据卷
docker volume create html
2️⃣ 查看所有数据卷
docker volume ls

结果:

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3️⃣ 查看数据卷详细信息卷
docker volume inspect html

结果:

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可以看到,我们创建的html这个数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

4️⃣ 删除未使用的数据卷
docker volume prune 

小结

数据卷的作用:

  • 将容器与数据分离,解耦合,方便操作容器内数据,保证数据安全

数据卷操作:

  • docker volume create:创建数据卷
  • docker volume ls:查看所有数据卷
  • docker volume inspect:查看数据卷详细信息,包括关联的宿主机目录位置
  • docker volume rm:删除指定数据卷
  • docker volume prune:删除所有未使用的数据卷

docker run的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中:

  • -v volume名称:容器内目录
  • -v 宿主机文件:容器内文
  • -v 宿主机目录:容器内目录

数据卷挂载与目录直接挂载的

  • 数据卷挂载耦合度低,由docker来管理目录,但是目录较深,不好找
  • 目录挂载耦合度高,需要我们自己管理目录,不过目录容易寻找查看

作业

🚩 1. 将上述的2.3.数据卷案例依次练习一遍必练

3.Dockerfile自定义镜像 🍐

Dockerfile自定义镜像

常见的镜像在DockerHub就能找到,但是我们自己写的项目就必须自己构建镜像了。

而要自定义镜像,就必须先了解镜像的结构才行。

3.1.镜像结构

镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。

我们以MySQL为例,来看看镜像的组成结构:

MySQL镜像的组成结构
MySQL镜像的组成结构

简单来说,镜像就是在系统函数库、运行环境基础上,添加应用程序文件、配置文件、依赖文件等组合,然后编写好启动脚本打包在一起形成的文件

我们要构建镜像,其实就是实现上述打包的过程

实操:构建Java项目操作

案例1-基于Ubuntu构建Java项目

需求:基于Ubuntu镜像构建一个新镜像,运行一个java项目 🎯

  • 步骤1:新建一个空文件夹docker-demo

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  • 步骤2:拷贝课前资料中的docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录

    image-20210801101314816
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  • 步骤3:拷贝课前资料中的jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录

    image-20210801101410200
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  • 步骤4:拷贝课前资料提供的Dockerfiledocker-demo这个目录

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    image-20210801101455590

    其中的内容如下:

    # 指定基础镜像
    FROM ubuntu:16.04
    # 配置环境变量,JDK的安装目录
    ENV JAVA_DIR=/usr/local
    
    # 拷贝jdk和java项目的包
    COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/
    COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
    
    # 安装JDK
    RUN cd $JAVA_DIR \
     && tar -xf ./jdk8.tar.gz \
     && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8
    
    # 配置环境变量
    ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
    ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
    
    # 暴露端口
    EXPOSE 8090
    # 入口,java项目的启动命令
    ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar
    
  • 步骤5:进入docker-demo

    将准备好的docker-demo上传到虚拟机任意目录,然后进入docker-demo目录下

  • 步骤6:运行命令:

    docker build -t javaweb:1.0 .
    
build和run区别
build和run区别

通过docker build命令来构建一个docker的镜像文件

-t : 指定构建后的image的名字和标签,我们一般把标签用来表示版本;

docker build默认会查找构建路径下的Dockerfile同名文件;

将镜像执行docker run 的命令:docker run --name web -p 8090:8090 -d javaweb:1.0

最后访问 http://192.168.150.101:8090/hello/count,其中的ip改成你的虚拟机ip

小结

  1. Dockerfile的本质是一个文件,通过指令描述镜像的构建过程

  2. Dockerfile的第一行必须是FROM,从一个基础镜像来构建

  3. 基础镜像可以是基本操作系统,如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像,例如:java:8-alpine

4.Docker-Compose 🍐

4.1.初识和安装DockerCompose 🍐

初识和安装DockerCompose

Docker Compose可以基于Compose文件 帮我们快速的部署分布式应用,而无需手动一个个创建和运行容器!分布式部署小帮手

Docker Compose
Docker Compose

Compose文件是一个文本文件,通过指令定义集群中的每个容器如何运行相当于n个run方法。格式如下:

version: "3.8"
 services:
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
     MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123 
    volumes:
     - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql"
     - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf"
  web:
    build: .
    ports:
     - "8090:8090"

上面的Compose文件就描述一个项目,其中包含两个容器:

  • mysql:一个基于mysql:5.7.25镜像构建的容器,并且挂载了两个目录
  • web:一个基于docker build临时构建的镜像容器,映射端口时8090

DockerCompose的详细语法参考官网:https://docs.docker.com/compose/compose-file/open in new window

其实DockerCompose文件可以看做是将多个docker run命令写到一个文件,只是语法稍有差异。解释非常精辟

课堂作业

🚩 1. 能流利的说出DockerCompose的作用和定义,以及完成DockerCompose的安装必练

4.3.DockerCompose部署微服务集群 ✏️

部署微服务集群

需求:将之前学习的cloud-demo微服务集群利用DockerCompose部署

实现思路

  1. 查看课前资料提供的cloud-demo文件夹,里面已经编写好了docker-compose文件
  2. 修改自己的cloud-demo项目,将数据库、nacos地址都命名为docker-compose中的服务名
  3. 使用maven打包工具,将项目中的每个微服务都打包为app.jar
  4. 将打包好的app.jar拷贝到cloud-demo中的每一个对应的子目录
  5. cloud-demo上传至虚拟机,利用 docker-compose up -d 来部署

代码操作

4.3.1.compose文件

查看课前资料提供的cloud-demo文件夹,里面已经编写好了docker-compose文件,而且每个微服务都准备了一个独立的目录:

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内容如下:

version: "3.2"

services:
  nacos:
    image: nacos/nacos-server
    environment:
      MODE: standalone
    ports:
      - "8848:8848"
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123
    volumes:
      - "$PWD/mysql/data:/var/lib/mysql"
      - "$PWD/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d/"
  userservice:
    build: ./user-service
  orderservice:
    build: ./order-service
  gateway:
    build: ./gateway
    ports:
      - "10010:10010"

可以看到,其中包含5个service服务:

  • nacos:作为注册中心和配置中心
    • image: nacos/nacos-server: 基于nacos/nacos-server镜像构建
    • environment:环境变量
      • MODE: standalone:单点模式启动
    • ports:端口映射,这里暴露了8848端口
  • mysql:数据库
    • image: mysql:5.7.25:镜像版本是mysql:5.7.25
    • environment:环境变量
      • MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123:设置数据库root账户的密码为123
    • volumes:数据卷挂载,这里挂载了mysql的data、conf目录,其中有我提前准备好的数据
  • userserviceorderservicegateway:都是基于Dockerfile临时构建的,docker容器内部,可以通过这些名字进行通讯,无须输入端口和ip

查看mysql目录,可以看到其中已经准备好了cloud_order、cloud_user表:

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查看微服务目录,可以看到都包含Dockerfile文件:

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Dockerfile文件内容如下:

FROM java:8-alpine
COPY ./app.jar /tmp/app.jar
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

每个服务打包出的jar都会是 app.jar,具体配置建第三步

5.Docker镜像仓库 🚀

Docker镜像仓库

5.1.搭建私有镜像仓库

参考课前资料CentOS7安装Docker.md

面试题

  1. 请解释Docker是什么,以及它的主要用途是什么?
  2. 在微服务架构中,Docker容器有哪些优势和用途?
  3. 在一个典型的微服务应用程序中,如何使用Docker来容器化各个微服务?
  4. 你是如何管理Docker容器的生命周期,包括创建、启动、停止和删除容器的?
  5. 请分享一个在使用Docker容器化部署应用程序时解决性能或可维护性问题的实际业务案例。