Docker 简介（docker-it）

Docker 两个主要部件：

Docker: 开源的容器虚拟化平台

Docker Hub: 用于分享、管理 Docker 容器的 Docker SaaS 平台 -- Docker Hub

Docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式。Docker 客户端会与 Docker 守护进程进行通信。Docker 守护进程会处理复杂繁重的任务，例如建立、运行、发布你的 Docker 容器。Docker 客户端和守护进程可以运行在同一个系统上，当然你也可以使用 Docker 客户端去连接一个远程的 Docker 守护进程。Docker 客户端和守护进程之间通过 socket 或者 RESTful API 进行通信。

1.1 Docker 守护进程

如上图所示，Docker 守护进程运行在一台主机上。用户并不直接和守护进程进行交互，而是通过 Docker 客户端间接和其通信。

1.2 Docker 客户端

Docker 客户端，实际上是 docker 的二进制程序，是主要的用户与 Docker 交互方式。它接收用户指令并且与背后的 Docker 守护进程通信，如此来回往复。

1.3 Docker 内部

要理解 Docker 内部构建，需要理解以下三种部件：

Docker 镜像 - Docker images

Docker 仓库 - Docker registeries

Docker 容器 - Docker containers

Docker 镜像

Docker 镜像是 Docker 容器运行时的只读模板，每一个镜像由一系列的层 (layers) 组成。Docker 使用 UnionFS 来将这些层联合到单独的镜像中。UnionFS 允许独立文件系统中的文件和文件夹(称之为分支)被透明覆盖，形成一个单独连贯的文件系统。正因为有了这些层的存在，Docker 是如此的轻量。当你改变了一个 Docker 镜像，比如升级到某个程序到新的版本，一个新的层会被创建。因此，不用替换整个原先的镜像或者重新建立(在使用虚拟机的时候你可能会这么做)，只是一个新 的层被添加或升级了。现在你不用重新发布整个镜像，只需要升级，层使得分发 Docker 镜像变得简单和快速。

Docker 仓库

Docker 仓库用来保存镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。同样的，Docker 仓库也有公有和私有的概念。公有的 Docker 仓库名字是 Docker Hub。Docker Hub 提供了庞大的镜像集合供使用。这些镜像可以是自己创建，或者在别人的镜像基础上创建。Docker 仓库是 Docker 的分发部分。

Docker 容器

Docker 容器和文件夹很类似，一个Docker容器包含了所有的某个应用运行所需要的环境。每一个 Docker 容器都是从 Docker 镜像创建的。Docker 容器可以运行、开始、停止、移动和删除。每一个 Docker 容器都是独立和安全的应用平台，Docker 容器是 Docker 的运行部分。

1.4 libcontainer

Docker 从 0.9 版本开始使用 libcontainer 替代 lxc，libcontainer 和 Linux 系统的交互图如下：

1.5 命名空间「Namespaces」

pid namespace

不同用户的进程就是通过 pid namespace 隔离开的，且不同 namespace 中可以有相同 PID。具有以下特征:

每个 namespace 中的 pid 是有自己的 pid=1 的进程(类似 /sbin/init 进程)

每个 namespace 中的进程只能影响自己的同一个 namespace 或子 namespace 中的进程

因为 /proc 包含正在运行的进程，因此在 container 中的 pseudo-filesystem 的 /proc 目录只能看到自己 namespace 中的进程

因为 namespace 允许嵌套，父 namespace 可以影响子 namespace 的进程，所以子 namespace 的进程可以在父 namespace 中看到，但是具有不同的 pid

mnt namespace

类似 chroot，将一个进程放到一个特定的目录执行。mnt namespace 允许不同 namespace 的进程看到的文件结构不同，这样每个 namespace 中的进程所看到的文件目录就被隔离开了。同 chroot 不同，每个 namespace 中的 container 在 /proc/mounts 的信息只包含所在 namespace 的 mount point。

net namespace

网络隔离是通过 net namespace 实现的， 每个 net namespace 有独立的 network devices, IP addresses, IP routing tables, /proc/net 目录。这样每个 container 的网络就能隔离开来。 docker 默认采用 veth 的方式将 container 中的虚拟网卡同 host 上的一个 docker bridge 连接在一起。

uts namespace

UTS ("UNIX Time-sharing System") namespace 允许每个 container 拥有独立的 hostname 和 domain name, 使其在网络上可以被视作一个独立的节点而非 Host 上的一个进程。

ipc namespace

container 中进程交互还是采用 Linux 常见的进程间交互方法 (interprocess communication - IPC), 包括常见的信号量、消息队列和共享内存。然而同 VM 不同，container 的进程间交互实际上还是 host 上具有相同 pid namespace 中的进程间交互，因此需要在IPC资源申请时加入 namespace 信息 - 每个 IPC 资源有一个唯一的 32bit ID。

user namespace

每个 container 可以有不同的 user 和 group id, 也就是说可以以 container 内部的用户在 container 内部执行程序而非 Host 上的用户。

有了以上 6 种 namespace 从进程、网络、IPC、文件系统、UTS 和用户角度的隔离，一个 container 就可以对外展现出一个独立计算机的能力，并且不同 container 从 OS 层面实现了隔离。 然而不同 namespace 之间资源还是相互竞争的，仍然需要类似 ulimit 来管理每个 container 所能使用的资源 - cgroup。

1.6 资源配额「cgroups」

cgroups 实现了对资源的配额和度量。 cgroups 的使用非常简单，提供类似文件的接口，在 /cgroup 目录下新建一个文件夹即可新建一个 group，在此文件夹中新建 task 文件，并将 pid 写入该文件，即可实现对该进程的资源控制。具体的资源配置选项可以在该文件夹中新建子 subsystem ，{子系统前缀}.{资源项} 是典型的配置方法， 如 memory.usageinbytes 就定义了该 group 在 subsystem memory 中的一个内存限制选项。 另外，cgroups 中的 subsystem 可以随意组合，一个 subsystem 可以在不同的 group 中，也可以一个 group 包含多个 subsystem - 也就是说一个 subsystem。

memory

内存相关的限制

cpu

在 cgroup 中，并不能像硬件虚拟化方案一样能够定义 CPU 能力，但是能够定义 CPU 轮转的优先级，因此具有较高 CPU 优先级的进程会更可能得到 CPU 运算。 通过将参数写入 cpu.shares ,即可定义改 cgroup 的 CPU 优先级 - 这里是一个相对权重，而非绝对值

blkio

block IO 相关的统计和限制，byte/operation 统计和限制 (IOPS 等)，读写速度限制等，但是这里主要统计的都是同步 IO

devices

设备权限限制

二、Docker 安装

三、Docker 基础用法

Docker HUB : Docker镜像首页，包括官方镜像和其它公开镜像

因为国情的原因，国内下载 Docker HUB 官方的相关镜像比较慢，可以使用 docker.cn 镜像，镜像保持和官方一致，关键是速度块，推荐使用。

3.1 Search images

$ sudo docker search ubuntu

3.2 Pull images

$ sudo docker pull ubuntu # 获取 ubuntu 官方镜像

$ sudo docker images # 查看当前镜像列表

3.3 Running an interactive shell

$ sudo docker run -i -t ubuntu:14.04 /bin/bash

docker run - 运行一个容器

-t - 分配一个（伪）tty (link is external)

-i - 交互模式 (so we can interact with it)

ubuntu:14.04 - 使用 ubuntu 基础镜像 14.04

/bin/bash - 运行命令 bash shell

注: ubuntu 会有多个版本，通过指定 tag 来启动特定的版本 [image]:[tag]

$ sudo docker ps # 查看当前运行的容器,

ps -a 列出当前系统所有的容器

CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 6c9129e9df10 ubuntu:14.04 /bin/bash 6 minutes ago Up 6 minutes cranky_babbage.

3.4 相关快捷键

退出：Ctrl-D or exit

detach：Ctrl-P + Ctrl-Q

attach:docker attach CONTAINER-ID

四、Docker 命令帮助

4.1 docker help

4.2 docker search

$ sudo docker search -s 100 ubuntu # 查找 star 数至少为 100 的镜像，找出只有官方镜像 start 数超过 100，默认不加 s 选项找出所有相关 ubuntu 镜像

NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED ubuntu Official Ubuntu base image 425 [OK]

4.3 docker info

$ sudo docker info Containers: 1 # 容器个数 Images: 22 # 镜像个数 Storage Driver: devicemapper # 存储驱动 Pool Name: docker-8:17-3221225728-pool

4.4 docker pull && docker push

$ sudo docker pull --help # pull 拉取镜像

$ sudo docker pull ubuntu # 下载官方 ubuntu docker 镜像，默认下载所有 ubuntu 官方库镜像

$ sudo docker pull ubuntu:14.04 # 下载指定版本 ubuntu 官方镜像

$ sudo docker push 192.168.0.100:5000/ubuntu # 推送镜像库到私有源[可注册 docker 官方账户，推送到官方自有账户]

$ sudo docker push 192.168.0.100:5000/ubuntu:14.04 # 推送指定镜像到私有源

4.5 docker images

列出当前系统镜像

示例：

$ sudo docker images # 显示当前系统镜像，不包括过渡层镜像

$ sudo docker images -a # 显示当前系统所有镜像，包括过渡层镜像

$ sudo docker images ubuntu # 显示当前系统 docker ubuntu 库中的所有镜像

REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE ubuntu 12.04 ebe4be4dd427 4 weeks ago 210.6 MB

4.6 docker rmi

删除一个或者多个镜像

4.7 docker run

$ sudo docker run -t -i -c 100 -m 512MB -h test1 -d --name="docker_test1" ubuntu /bin/bash

# 创建一个 cpu 优先级为 100，内存限制 512MB，主机名为 test1，名为 docker_test1 后台运行 bash 的容器

4.8 docker start|stop|kill... ...

dockerstart|stop|kill|restart|pause|unpause|rm|commit|inspect|logs

五、Docker 端口映射

# Find IP address of container with ID 通过容器 id 获取 ip

$ sudo docker inspect | grep IPAddress | cut -d ’"’ -f 4

5.1 自动映射端口

-P使用时需要指定--expose选项，指定需要对外提供服务的端口

$ sudo docker run -t -P --expose 22 --name server ubuntu:14.04

使用docker run -P自动绑定所有对外提供服务的容器端口，映射的端口将会从没有使用的端口池中 (49000..49900) 自动选择，你可以通过docker ps、docker inspect 或者docker port 确定具体的绑定信息。

5.2 绑定端口到指定接口

$ sudo docker run -p 127.0.0.1:80:8080

$ sudo docker run -p 80:8080

$ sudo docker run -p 127.0.0.1:53:5353/udp

六、Docker 网络配置

Dokcer 通过使用 Linux 桥接提供容器之间的通信，docker0 桥接接口的目的就是方便 Docker 管理。

当 Docker daemon 启动时需要做以下操作：

# 如果 docker0 不存在则创建

# 搜索一个与当前路由不冲突的 ip 段

# 在确定的范围中选择 ip

# 绑定 ip 到 docker0

6.1 Docker 四种网络模式

四种网络模式摘自 Docker 网络详解及 pipework 源码解读与实践

docker run 创建 Docker 容器时，可以用 --net 选项指定容器的网络模式，Docker 有以下 4 种网络模式：

host 模式，使用 --net=host 指定。

container 模式，使用 --net=container:NAMEorID 指定。

none 模式，使用 --net=none 指定。

bridge 模式，使用 --net=bridge 指定，默认设置。

host 模式

如果启动容器的时候使用 host 模式，那么这个容器将不会获得一个独立的 Network Namespace，而是和宿主机共用一个 Network Namespace。容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的 IP 等，而是使用宿主机的 IP 和端口。

例如，我们在 10.10.101.105/24 的机器上用 host 模式启动一个含有 web 应用的 Docker 容器，监听 tcp 80 端口。当我们在容器中执行任何类似 ifconfig 命令查看网络环境时，看到的都是宿主机上的信息。而外界访问容器中的应用，则直接使用 10.10.101.105:80 即可，不用任何 NAT 转换，就如直接跑在宿主机中一样。但是，容器的其他方面，如文件系统、进程列表等还是和宿主机隔离的。

container 模式

这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个 Network Namespace，而不是和宿主机共享。新创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的 IP，而是和一个指定的容器共享 IP、端口范围等。同样，两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过 lo 网卡设备通信。

none模式

这个模式和前两个不同。在这种模式下，Docker 容器拥有自己的 Network Namespace，但是，并不为 Docker容器进行任何网络配置。也就是说，这个 Docker 容器没有网卡、IP、路由等信息。需要我们自己为 Docker 容器添加网卡、配置 IP 等。

bridge模式

bridge 模式是 Docker 默认的网络设置，此模式会为每一个容器分配 Network Namespace、设置 IP 等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。当 Docker server 启动时，会在主机上创建一个名为 docker0 的虚拟网桥，此主机上启动的 Docker 容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。接下来就要为容器分配 IP 了，Docker 会从 RFC1918 所定义的私有 IP 网段中，选择一个和宿主机不同的IP地址和子网分配给 docker0，连接到 docker0 的容器就从这个子网中选择一个未占用的 IP 使用。如一般 Docker 会使用 172.17.0.0/16 这个网段，并将 172.17.42.1/16 分配给 docker0 网桥（在主机上使用 ifconfig 命令是可以看到 docker0 的，可以认为它是网桥的管理接口，在宿主机上作为一块虚拟网卡使用）

6.2 列出当前主机网桥

$ sudo brctl show

6.3 查看当前 docker0 ip

$ sudo ifconfig docker0

6.4 不同主机间容器通信

不同容器之间的通信可以借助于 pipework 这个工具：

七、Dockerfile

Docker 可以通过 Dockerfile 的内容来自动构建镜像。Dockerfile 是一个包含创建镜像所有命令的文本文件，通过docker build命令可以根据 Dockerfile 的内容构建镜像，在介绍如何构建之前先介绍下 Dockerfile 的基本语法结构。

7.1 FROM

FROM

FROM指定构建镜像的基础源镜像，如果本地没有指定的镜像，则会自动从 Docker 的公共库 pull 镜像下来。

FROM必须是 Dockerfile 中非注释行的第一个指令，即一个 Dockerfile 从FROM语句开始。

FROM可以在一个 Dockerfile 中出现多次，如果有需求在一个 Dockerfile 中创建多个镜像。

如果FROM语句没有指定镜像标签，则默认使用latest标签。

7.2 MAINTAINER

MAINTAINER

指定创建镜像的用户

7.3 RUN 有两种使用方式

RUN

RUN "executable", "param1", "param2"

每条RUN指令将在当前镜像基础上执行指定命令，并提交为新的镜像，后续的RUN都在之前RUN提交后的镜像为基础，镜像是分层的，可以通过一个镜像的任何一个历史提交点来创建，类似源码的版本控制。

exec 方式会被解析为一个 JSON 数组，所以必须使用双引号而不是单引号。exec 方式不会调用一个命令 shell，所以也就不会继承相应的变量，如：

RUN [ "echo", "$HOME" ]

这种方式是不会达到输出 HOME 变量的，正确的方式应该是这样的

RUN [ "sh", "-c", "echo", "$HOME" ]

RUN产生的缓存在下一次构建的时候是不会失效的，会被重用，可以使用--no-cache选项，即docker build --no-cache，如此便不会缓存。

7.3 CMD

CMD有三种使用方式:

CMD "executable","param1","param2"

CMD "param1","param2"

CMD command param1 param2 (shell form)

CMD指定在 Dockerfile 中只能使用一次，如果有多个，则只有最后一个会生效。

CMD的目的是为了在启动容器时提供一个默认的命令执行选项。如果用户启动容器时指定了运行的命令，则会覆盖掉CMD指定的命令。

CMD会在启动容器的时候执行，build 时不执行，而RUN只是在构建镜像的时候执行，后续镜像构建完成之后，启动容器就与RUN无关了，这个初学者容易弄混这个概念，这里简单注解一下。

7.4 EXPOSE

告诉 Docker 服务端容器对外映射的本地端口，需要在 docker run 的时候使用-p或者-P选项生效。

7.5 ENV

ENV # 只能设置一个变量

ENV = ... # 允许一次设置多个变量

指定一个环节变量，会被后续RUN指令使用，并在容器运行时保留

7.6 ADD

ADD复制本地主机文件、目录或者远程文件 URLS 从 并且添加到容器指定路径中 。

路径必须是绝对路径，如果 不存在，会自动创建对应目录

路径必须是 Dockerfile 所在路径的相对路径

如果是一个目录，只会复制目录下的内容，而目录本身则不会被复制

7.7 COPY

COPY复制新文件或者目录从 并且添加到容器指定路径中 。用法同ADD，唯一的不同是不能指定远程文件 URLS。

7.8 ENTRYPOINT

配置容器启动后执行的命令，并且不可被 docker run 提供的参数覆盖，而CMD是可以被覆盖的。如果需要覆盖，则可以使用docker run --entrypoint选项。

每个 Dockerfile 中只能有一个ENTRYPOINT，当指定多个时，只有最后一个生效。

7.9 VOLUME

VOLUME ["/data"]

创建一个可以从本地主机或其他容器挂载的挂载点，后续具体介绍。

7.10 USER

USER daemon

指定运行容器时的用户名或 UID，后续的RUN、CMD、ENTRYPOINT也会使用指定用户。

7.11 WORKDIR

WORKDIR /path/to/workdir

为后续的RUN、CMD、ENTRYPOINT指令配置工作目录。可以使用多个WORKDIR指令，后续命令如果参数是相对路径，则会基于之前命令指定的路径。

WORKDIR /a

WORKDIR b

WORKDIR c

RUN pwd

最终路径是/a/b/c

7.12 ONBUILD

ONBUILD [INSTRUCTION]

配置当所创建的镜像作为其它新创建镜像的基础镜像时，所执行的操作指令。

7.13 dockerfile 最佳实践

使用.dockerignore文件

为了在docker build过程中更快上传和更加高效，应该使用一个.dockerignore文件用来排除构建镜像时不需要的文件或目录。例如,除非.git在构建过程中需要用到，否则你应该将它添加到.dockerignore文件中，这样可以节省很多时间。

避免安装不必要的软件包

为了降低复杂性、依赖性、文件大小以及构建时间，应该避免安装额外的或不必要的包。例如，不需要在一个数据库镜像中安装一个文本编辑器。

每个容器都跑一个进程

在大多数情况下，一个容器应该只单独跑一个程序。解耦应用到多个容器使其更容易横向扩展和重用。如果一个服务依赖另外一个服务，可以参考 Linking Containers Together。

最小化层

我们知道每执行一个指令，都会有一次镜像的提交，镜像是分层的结构，对于Dockerfile，应该找到可读性和最小化层之间的平衡。

多行参数排序

如果可能，通过字母顺序来排序，这样可以避免安装包的重复并且更容易更新列表，另外可读性也会更强，添加一个空行使用\换行:

创建缓存

镜像构建过程中会按照Dockerfile的顺序依次执行，每执行一次指令 Docker 会寻找是否有存在的镜像缓存可复用，如果没有则创建新的镜像。如果不想使用缓存，则可以在docker build时添加--no-cache=true选项。

从基础镜像开始就已经在缓存中了，下一个指令会对比所有的子镜像寻找是否执行相同的指令，如果没有则缓存失效。在大多数情况下只对比Dockerfile指令和子镜像就足够了。ADD和COPY指令除外，执行ADD和COPY时存放到镜像的文件也是需要检查的，完成一个文件的校验之后再利用这个校验在缓存中查找，如果检测的文件改变则缓存失效。RUN apt-get -y update命令只检查命令是否匹配，如果匹配就不会再执行更新了。

八、容器数据管理

docker管理数据的方式有两种：

数据卷

数据卷容器

8.1 数据卷

你可以使用-v选项添加一个数据卷，或者可以使用多次-v选项为一个 docker 容器运行挂载多个数据卷。

$ sudo docker run --name data -v /data -t -i ubuntu:14.04 /bin/bash # 创建数据卷绑定到到新建容器，新建容器中会创建 /data 数据卷

挂载宿主机目录为一个数据卷

-v选项除了可以创建卷，也可以挂载当前主机的一个目录到容器中。

$ sudo docker run --name web -v /source/:/web -t -i ubuntu:14.04 /bin/bash

默认挂载卷是可读写的，可以在挂载时指定只读

$ sudo docker run --rm --name test -v /source/:/test:ro -t -i ubuntu:14.04 /bin/bash

8.2 创建和挂载一个数据卷容器

如果你有一些持久性的数据并且想在容器间共享，或者想用在非持久性的容器上，最好的方法是创建一个数据卷容器，然后从此容器上挂载数据。

创建数据卷容器

$ sudo docker run -t -i -d -v /test --name test ubuntu:14.04 echo hello

使用--volumes-from选项在另一个容器中挂载 /test 卷。不管 test 容器是否运行，其它容器都可以挂载该容器数据卷，当然如果只是单独的数据卷是没必要运行容器的。

$ sudo docker run -t -i -d --volumes-from test --name test1 ubuntu:14.04 /bin/bash

添加另一个容器

$ sudo docker run -t -i -d --volumes-from test --name test2 ubuntu:14.04 /bin/bash

也可以继承其它挂载有 /test 卷的容器

$ sudo docker run -t -i -d --volumes-from test1 --name test3 ubuntu:14.04 /bin/bash

8.3 备份、恢复或迁移数据卷

备份

$ sudo docker run --rm --volumes-from test -v $(pwd):/backup ubuntu:14.04 tar cvf /backup/test.tar /test

启动一个新的容器并且从test容器中挂载卷，然后挂载当前目录到容器中为 backup，并备份 test 卷中所有的数据为 test.tar，执行完成之后删除容器--rm，此时备份就在当前的目录下，名为test.tar。

恢复

你可以恢复给同一个容器或者另外的容器，新建容器并解压备份文件到新的容器数据卷

$ sudo docker run -t -i -d -v /test --name test4 ubuntu:14.04 /bin/bash

$ sudo docker run --rm --volumes-from test4 -v $(pwd):/backup ubuntu:14.04 tar xvf /backup/test.tar -C / # 恢复之前的文件到新建卷中，执行完后自动删除容器 test/ test/b test/d test/c test/a

九、构建私有库

Docker 官方提供了 docker registry 的构建方法 docker-registry

9.1 快速构建

快速构建 docker registry 通过以下两步:

安装 docker

运行 registry:docker run -p 5000:5000 registry

这种方法通过 Docker hub 使用官方镜像 official image from the Docker hub