Docker的数据管理和网络通信

目录

一、Docker 的数据管理

1．数据卷

2．数据卷容器

二、端口映射

三、容器互联（使用centos镜像）

四、*Docker 镜像的创建

1．基于现有镜像创建

2．基于本地模板创建

3．基于Dockerfile 创建

//联合文件系统（UnionFS）

//镜像加载原理

//Dockerfile

五、Dockerfile 案例

六、搭建本地私有仓库

一、Docker 的数据管理

管理 Docker 容器中数据主要有两种方式：数据卷（Data Volumes）和数据卷容器（DataVolumes Containers）。

1．数据卷

数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于 Linux 下对目录进行的 mount 操作。

docker pull centos:7

#宿主机目录/var/www 挂载到容器中的/data1。

注意：宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。

docker run -v /var/www:/data1 --name web1 -it centos:7 /bin/bash  

#-v 选项可以在容器内创建数据卷，实现持久化

ls
echo "this is web1" > /data1/abc.txt
exit

#返回宿主机进行查看

cat  /var/www/abc.txt

2．数据卷容器

如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用。
#创建一个容器作为数据卷容器

docker run --name web2 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash
echo "this is web2" > /data1/abc.txt
echo "THIS IS WEB2" > /data2/ABC.txt

#使用 --volumes-from 来挂载 web2 容器中的数据卷到新的容器

docker run -it --volumes-from web2 --name web3 centos:7 /bin/bash
cat /data1/abc.txt
cat /data2/ABC.txt

二、端口映射

在启动容器的时候，如果不指定对应的端口，在容器外是无法通过网络来访问容器内的服务。端口映射机制将容器内的服务提供给外部网络访问，实质上就是将宿主机的端口映射到容器中，使得外部网络访问宿主机的端口便可访问容器内的服务。

docker run -d --name test1 -P nginx                    #随机映射端口（从32768开始）

docker run -d --name test2 -p 43000:80 nginx        #指定映射端口

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                   NAMES
9d3c04f57a68   nginx     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago    Up 3 seconds    0.0.0.0:43000->80/tcp   test2
b04895f870e5   nginx     "/docker-entrypoint.…"   17 seconds ago   Up 15 seconds   0.0.0.0:49170->80/tcp   test1

浏览器访问：http://192.168.80.10:43000    、http://192.168.80.10:49170

三、容器互联（使用centos镜像）

默认情况下docker容器重新创建后，对应的容器IP地址可能会改变，这样如果两个容器之间通信就会变得非常麻烦，每次都要修改通信的IP地址。
容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。
#创建并运行源容器取名web1

docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash    

#创建并运行接收容器取名web2，使用--link选项指定连接容器以实现容器互联

docker run -itd -P --name web2 --link web1:web1 centos:7 /bin/bash            #--link 容器名:连接的别名
#进web2 容器， ping web1
docker exec -it web2 bash
ping web1

四、*Docker 镜像的创建

创建镜像有三种方法，分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于Dockerfile创建。

1．基于现有镜像创建

（1）首先启动一个镜像，在容器里做修改

docker create -it centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED         STATUS    PORTS     NAMES
000550eb36da   centos:7   "/bin/bash"   3 seconds ago   Created             gracious_bassi

（2）在进入容器进行内容更新

docker exec

（3）然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的 ID 号创建新镜像

docker commit -m "new" -a "centos" 000550eb36da centos:test

#常用选项：

  • -m 说明信息；
  • -a 作者信息；
  • -p 生成过程中停止容器的运行。
docker images

、

2．基于本地模板创建

1）通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从 OPENVZ 开源项目下载，下载地址为

http://openvz.org/Download/template/precreated

wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz

#导入为镜像

cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test

2）#导出——导入

docker export

可能导致镜像非常臃肿，占用空间大；

3．基于Dockerfile 创建

//联合文件系统（UnionFS）


UnionFS(联合文件系统）：Union文件系统(UnionFS)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。AUFS、OverlayFS 及 Devicemapper 都是一种 UnionFS。

Union文件系统是Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。

特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录。

我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。

//镜像加载原理

Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统就是UnionFS。

bootfs主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引导加载kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统。

在Docker镜像的最底层是bootfs，这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。

rootfs，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu,Centos等等。

我们可以理解成一开始内核里什么都没有，操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加了一层基础镜像；再安装一个emacs，会在基础镜像上叠加一层image；接着再安装一个apache，又会在images上面再叠加一层image。最后它们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。


//为什么Docker里的centos的大小才200M？
因为对于精简的OS，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供rootfs就可以了。由此可见对于不同的linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，因此不同的发行版可以共用bootfs。


//Dockerfile

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。

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本，用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。

Dockerfile是一个文本文件，其内包含了一条条的指令(Instruction)，每一条指令构建一层，因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成 image 即可， 省去了敲命令的麻烦。

除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应 Linux 中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。

Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。

#Docker 镜像结构的分层
镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。

  • （1）Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层；
  • （2）镜像层将被缓存和复用；
  • （3）当Dockerfile 的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效；
  • （4）某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；
  • （5）镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在 Docker 容器中不可见了。

#Dockerfile 操作常用的指令：


（1）FROM 镜像
指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM 指令，每创建一个镜像就需要一条 FROM 指令

（2）MAINTAINER  | LEBAL名字
说明新镜像的维护人信息

（3）RUN 命令
在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中。尽量将多条命令合并在一个RUN指令里。用 ；或 && 或 <<EOF 串起来使用。

（4）ENTRYPOINT ["要运行的程序", "参数 1", "参数 2"]
设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。
可以通过使用命令docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

（5）CMD ["要运行的程序", "参数1", "参数2"] 
上面的是exec形式，shell形式：CMD 命令 参数1 参数2
启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一条命令。
如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖。
CMD 可以为 ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

（6）EXPOSE 端口号
指定新镜像加载到 Docker 时要开启的端口

（7）ENV 环境变量 变量值
设置一个环境变量的值，会被后面的 RUN 使用

（8）ADD 源文件/目录 目标文件/目录
将源文件复制到镜像中，源文件要与 Dockerfile 位于相同目录中，或者是一个 URL
有如下注意事项：
1、如果源路径是个文件，且目标路径是以 / 结尾， 则docker会把目标路径当作一个目录，会把源文件拷贝到该目录下。
如果目标路径不存在，则会自动创建目标路径。

2、如果源路径是个文件，且目标路径是不以 / 结尾，则docker会把目标路径当作一个文件。
如果目标路径不存在，会以目标路径为名创建一个文件，内容同源文件；
如果目标文件是个存在的文件，会用源文件覆盖它，当然只是内容覆盖，文件名还是目标文件名。
如果目标文件实际是个存在的目录，则会源文件拷贝到该目录下。 注意，这种情况下，最好显示的以 / 结尾，以避免混淆。

3、如果源路径是个目录，且目标路径不存在，则docker会自动以目标路径创建一个目录，把源路径目录下的文件拷贝进来。
如果目标路径是个已经存在的目录，则docker会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。

4、如果源文件是个归档文件（压缩文件），则docker会自动帮解压。    
URL下载和解压特性不能一起使用。任何压缩文件通过URL拷贝，都不会自动解压。

（9）COPY 源文件/目录 目标文件/目录
只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile 在相同的目录中

（10）VOLUME ["目录"]
声明了容器中的目录作为匿名卷(docker run -v /var/lib/docker/volumes/{容器ID}:容器数据卷目录)，但是并没有将匿名卷绑定到宿主机指定目录的功能，任何向挂载点中写入的信息都不会记录进容器存储层。
必须使用双引号，不能使用单引号

指定VOLUME只是为了避免用户忘记指定-v时导致的数据全部在容器中，这样的话容器一旦被删除所有的数据都丢失了。

（11）USER 用户名/UID
指定运行容器时的用户

（12）WORKDIR 路径
为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录

（13）ONBUILD 命令
指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像（比如为A镜像）不会产生实质性影响。
但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像（比如为B镜像）时，这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行ONBUILD指令指定的指令，然后才会执行其它指令。

（14）ARG
设置编译镜像时加入的参数
使用 ENV 指令定义的环境变量始终会覆盖同名的 ARG 指令，无论前后顺序如何

ARG CONT_IMG_VER
ENV CONT_IMG_VER=v1.0.0
RUN echo $CONT_IMG_VER

docker build --build-arg CONT_IMG_VER=v2.0.1 .

在编写 Dockerfile 时，有严格的格式需要遵循：
●第一行必须使用 FROM 指令指明所基于的镜像名称；
●之后使用 MAINTAINER 指令说明维护该镜像的用户信息；
●然后是镜像操作相关指令，如 RUN 指令。每运行一条指令，都会给基础镜像添加新的一层。
●最后使用 CMD 指令指定启动容器时要运行的命令操作。

ADD和COPY有什么区别？

共同点：都可以将本地的文件或目录复制到镜像里

区别：ADD可以通过URL地址下载文件并复制到镜像里，还能将本地的压缩包文件解压后再复制到镜像里；

COPY没有URL下载和压缩包解压的特性。

CMD和ENTRYPOINT的区别？

共同点：都可以用来指定容器的启动命令

区别：ENTRYPOINT指定的容器启动命令优先级更高。如果两个同时存在，那么CMD指定的内容将作为ENTRYPOINT指定的容器启动命令的参数使用。

容器启动命令的优先级排行：

docker run --entrypoint="命令"   >   镜像里的ENTRYPOINT指令指定的“命令”  >  docker run ....镜像“命令”  >  镜像里的CMD指令指定的“命令”

五、Dockerfile 案例

#建立工作目录

mkdir  /opt/apache
cd  /opt/apache
vim Dockerfile

#基于的基础镜像

FROM centos:7

#维护镜像的用户信息

MAINTAINER this is apache image <wl>

#镜像操作指令安装apache软件

RUN yum -y update
RUN yum -y install httpd

#开启 80 端口

EXPOSE 80

#复制网站首页文件

ADD index.html /var/www/html/index.html

#下载nginx

//方法一：
#将执行脚本复制到镜像中

ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh

#启动容器时执行脚本

CMD ["/run.sh"]

//方法二：

ENTRYPOINT [ "/usr/sbin/apachectl" ]
CMD ["-D", "FOREGROUND"]

//准备执行脚本

vim run.sh
#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/*                            #清理httpd的缓存
/usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND            #指定为前台运行
#因为Docker容器仅在它的1号进程（PID为1）运行时，会保持运行。如果1号进程退出了，Docker容器也就退出了。

//准备网站页面

echo "this is test web" > index.html

//生成镜像

docker build -t httpd:centos .           #注意别忘了末尾有"."

//新镜像运行容器

docker run -d -p 1216:80 httpd:centos

//测试
http://192.168.80.10:1216/


########如果有网络报错提示########
[Warning] IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.解决方法：

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -p
systemctl restart network
systemctl restart docker

六、搭建本地私有仓库

#首先下载 registry 镜像

docker pull registry

#在 daemon.json 文件中添加私有镜像仓库地址

vim /etc/docker/daemon.json
{
  "insecure-registries": ["192.168.80.10:5000"],                        #添加，注意用逗号结尾
  "registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"]
}

systemctl restart docker

#运行 registry 容器

docker run -itd -v /data/registry:/var/lib/registry -p 5000:5000 --restart=always --name registry registry:latest

-----------------------------------------------------------------------------------------

  • -itd：在容器中打开一个伪终端进行交互操作，并在后台运行
  • -v：把宿主机的/data/registry目录绑定到容器/var/lib/registry目录(这个目录是registry容器中存放镜像文件的目录)，来实现数据的持久化；
  • -p：映射端口；访问宿主机的5000端口就访问到registry容器的服务了
  • --restart=always：这是重启的策略，在容器退出时总是重启容器
  • --name registry：创建容器命名为registry
  • registry:latest：这个是刚才pull下来的镜像

-----------------------------------------------------------------------------------------
Docker容器的重启策略如下：

  • no：默认策略，在容器退出时不重启容器
  • on-failure：在容器非正常退出时（退出状态非0），才会重启容器
  • on-failure:3 ：在容器非正常退出时重启容器，最多重启3次
  • always：在容器退出时总是重启容器
  • unless-stopped：在容器退出时总是重启容器，但是不考虑在Docker守护进程启动时就已经停止了的容器


#为镜像打标签

docker tag centos:7 192.168.80.10:5000/centos:v1

#上传到私有仓库

docker push 192.168.80.10:5000/centos:v1

#列出私有仓库的所有镜像

curl http://192.168.80.10:5000/v2/_catalog

#出私有仓库的 centos 镜像有哪些tag

curl http://192.168.80.10:5000/v2/centos/tags/list

#先删除原有的 centos 的镜像，再测试私有仓库下载

docker rmi -f 8652b9f0cb4c
docker pull 192.168.80.10:5000/centos:v1

 总结：使用dockerfile构建镜像的步骤

1）编写dockerfile文件，在第一行用from指令指定基础镜像

2）用maintainer或label指令指定镜像的元数据信息（选）

3）用run add copy env expose等指令编写操作镜像的过程

4）最后用cmd或entrypoint指令指定容器启动命令

5）完成dockerfile文件的编写后，用 docker build -t 镜像名：标签 .  命令来构建镜像

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