Docker 笔记（1）：介绍、镜像、容器及其基本操作

摘要：由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。镜像实际是由多层文件系统联合组成。容器可以被创建启动停止删除暂停等。容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。

Docker 使用 Google 公司推出的 Go 语言 进行开发实现，基于 Linux 内核的 cgroup，namespace，以及 AUFS 类的 Union FS 等技术，对进程进行封装隔离，属于 操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。最初实现是基于 LXC，从 0.7 版本以后开始去除 LXC，转而使用自行开发的 libcontainer，从 1.11 开始，则进一步演进为使用 runC 和 containerd。

Docker 在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。----Docker gitbook

Docker通常用于如下场景：

web应用的自动化打包和发布；

自动化测试和持续集成、发布；

在服务型环境中部署和调整数据库或其他的后台应用；

从头编译或者扩展现有的OpenShift或Cloud Foundry平台来搭建自己的PaaS环境。

关于容器、镜像、仓库等基本概念见Docker gitbook--基本概念

容器是镜像的运行实例。Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。 镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。---- http://dockone.io/article/6051

Docker 镜像是怎么实现增量的修改和维护的？

每个镜像都由很多层次构成，Docker 使用 Union FS 将这些不同的层结合到一个镜像中去。

通常 Union FS 有两个用途, 一方面可以实现不借助 LVM、RAID 将多个 disk 挂到同一个目录下,另一个更常用的就是将一个只读的分支和一个可写的分支联合在一起，Live CD 正是基于此方法可以允许在镜像不变的基础上允许用户在其上进行一些写操作。

Docker 在 AUFS 上构建的容器也是利用了类似的原理。关于联合文件系统UFS可见http://www.dockerinfo.net/175...

Docker设计时，就充分利用Union FS的技术，将其设计为分层存储的架构。 镜像实际是由多层文件系统联合组成。

镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

搜索可用的镜像

docker search mysql

拉取镜像

docker pull image_name:tag  // 如 docker pull mysql:5.7

删除镜像

docker rmi image_name:tag
docker rmi image_id

删除空悬镜像

docker image prune
// or : docker rmi $(docker images -aq -f dangling=true)

导出、导出镜像

有时候我们需要将自己构造的镜像分享给别人，但又不想放在仓库上，那么就可以将镜像导出为文件，然后copy给别人，再由其导入即可分享给他人使用。

docker save image_name  -o  /home/xxx/tar_name.tar
docker load -i /home/xxx/tar_name.tar  

镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间，甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里，使用起来，就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性，很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。

容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。按照 Docker 最佳实践的要求，容器不应该向其存储层内写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作，都应该使用 数据卷（Volume）、或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。----《docker gitbook》

run

docker run [options] image [command]

options:
-i: 让容器的标准输入保持打开
-t: 让docker 分配一个伪终端pseudo-tty
-d: 后台运行并返回一个唯一的id。要获取容器的输出信息，可以通过 docker [container] logs [container ID or NAMES] 命令。

当利用 docker run 来创建容器时，Docker 在后台运行的标准操作包括：

检查本地是否存在指定的镜像，不存在就从公有仓库下载

利用镜像创建并启动一个容器

分配一个文件系统，并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层

从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去

从地址池配置一个 ip 地址给容器

执行用户指定的应用程序

执行完毕后容器被终止

start

启动已经终止的容器

docker start container

容器的核心为所执行的应用程序，所需要的资源都是应用程序运行所必需的。除此之外，并没有其它的资源。可以在伪终端中利用 ps 或 top 来查看进程信息

stop

docke r [container] stop contain_id_or_name
// 停止所有的容器
// docker ps -a 的作用是列出所有的容器，-q 的作用是取出容器的id
docker stop $(docker ps -aq)

rm

删除容器

docker [container] rm container_id

prune

删除终止的容器

docker rm $(docker ps -aq)

在使用 -d 参数时，容器启动后会进入后台模式运行。

某些时候需要进入容器进行操作，包括使用 docker attach 命令或 docker exec 命令，推荐大家使用 docker exec 命令，原因会在下面说明。

attach

docker attach container_id

注意： 如果从这个 stdin 中 exit，会导致容器的停止。

exec

docker exec [options] container_id command
options:
-i： 输出
-t： 终端
如：
docker exec -it 69d1 bash

stdin 中 exit，不会导致容器的停止。这就是为什么推荐大家使用 docker exec 的原因。

更多参数说明请使用 docker exec --help 查看。

有时候我们会需要将自己机器的容器定期保存下来或者分享给其他人，那么就可以使用导入/导出的功能

export

docker export container_id > your_container_file
example:
    docker export fe3 > ubuntu

这样将导出容器快照到本地文件。

import

cat you_container_file > docker import - yourlibrary/your_image:tag

可以使用 docker import 从容器快照文件中再导入为镜像。

此外，也可以通过指定 URL 或者某个目录来导入，例如

docker import http://example.com/exampleimage.tgz example/imagerepo

用户既可以使用 docker load 来导入镜像存储文件到本地镜像库，也可以使用 docker import 来导入一个容器快照到本地镜像库。这两者的区别在于容器快照文件将丢弃所有的历史记录和元数据信息（ 即仅保存容器当时的快照状态） ，而镜像存储文件将保存完整记录，体积也要大。此外，从容器快照文件导入时可以重新指定标签等元数据信息

数据卷 是一个可供一个或多个容器使用的特殊目录，它绕过 UFS，可以提供很多有用的特性：

数据卷 可以在容器之间共享和重用

对 数据卷 的修改会立马生效

对 数据卷 的更新，不会影响镜像

数据卷 默认会一直存在，即使容器被删除

注意： 数据卷 的使用，类似于 Linux 下对目录或文件进行 mount，镜像中的被指定为挂载点的目录中的文件会隐藏掉，能显示看的是挂载的 数据卷 。因此你的容器目录dir有一个文件为temp.data，如果你在dir挂载了一个数据卷，那么你就再也不能读取temp.data，除非你移除该数据卷。

docker volume create volume_name

docker volume ls // 列出数据卷列表
docker volume inspect volume_name //查看指定的数据卷信息
--------------------------------------------------------------
输出:

[
    {
        "Driver": "local",
        "Labels": {},
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/my-vol/_data",
        "Name": "my-vol",
        "Options": {},
        "Scope": "local"
    }
]

docker run [options] --name container_name
    --mount source=volume_name,targe=path_in_container
    image_name_or_id
    [command]

查看挂载信息，在输出的信息的Mount字段包含了挂载信息

docker inspect container_name

result:
"Mounts": [
{
    "Type": "volume",
    "Name": "my-vol",
    "Source": "/var/lib/docker/volumes/my-vol/_data",
    "Destination": "/app",
    "Driver": "local",
    "Mode": "",
    "RW": true,
    "Propagation": ""
}
]

docker volume rm volume_name

删除无主数据卷：即没有被容器使用的数据卷

docker volume prune

docker run [option]
    [--name container_name]
    -- mount type=bind,source=host_path,target=container_path
    image_name
    [command]

上面的命令加载主机的 /src/webapp 目录到容器的 /opt/webapp 目录。这个功能在进行测试的时候十分方便，比如用户可以放置一些程序到本地目录中，来查看容器是否正常工作。本地目录的路径必须是绝对路径，以前使用 -v 参数时如果本地目录不存在 Docker 会自动为你创建一个文件夹，现在使用 --mount 参数时如果本地目录不存在，Docker 会报错。

也可以为docker数据卷指定读写权限

-- mount type=bind,source=host_path,target=container_path,readonly

这样你就不能在容器中写container_path的目录了

也可以挂载文件

-- mount type=bind,source=host_path,target=container_path

下一节：Docker 笔记（2）：Dockerfile