Docker

概述

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。

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

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。

依赖兼容

而 Docker 确巧妙的解决了这些问题，Docker 是如何实现的呢？

Docker 为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的 Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。

虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？

操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个 Ubuntu 操作系统为例，结构如下：

结构包括：

应用于计算机交互的流程如下：

1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）内核指令操作计算机硬件

Ubuntu 和 CentOS 都是基于 Linux 内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：

此时，如果将一个 Ubuntu 版本的 MySQL 应用安装到 CentOS 系统，MySQL 在调用 Ubuntu 函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了：

Docker 如何解决不同系统环境的问题？

如图：

小结

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 如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：

Docker&虚拟机

Docker 可以让一个应用在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。

两者的差异在于：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。而 Docker 仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统，如图：

特性 Docker 虚拟机
特性 接近原生 性能较差
磁盘占用 一般为 MB 一般为 GB
启动 秒级 分钟级

Docker 和虚拟机的差异：

Docker架构

镜像和容器

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。（拷贝一份文件到自己的独立系统中，写数据时写在自己的空间里，不会对其他容器产生影响，也不会对镜像产生影响）

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。

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。

DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如 Redis、MySQL 镜像放到网络上，共享使用，就像 GitHub 的代码共享一样。

我们一方面可以将自己的镜像共享到 DockerHub，另一方面也可以从 DockerHub 拉取镜像：

Docker架构

我们要使用 Docker 来操作镜像、容器，就必须要安装 Docker。

Docker 是一个 CS 架构的程序，由两部分组成：

如图：

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：

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。

安装Docker

企业部署一般都是采用 Linux 操作系统，而 CentOS 发行版占比最多，因此在 CentOS 下安装 Docker。参考文档《安装 Docker》。

Ubuntu启动Docker

su root
systemctl enable docker # 设置开机自动启用 docker 服务
systemctl start docker # #启动 docker 服务

本机 wsl 的密码设置的是 root。

如果使用 wsl 中的 ubuntu 子系统启动 docker 命令应该是

service docker start

启动其他程序，如 redis、nginx 也是使用 service。service 的具体用法可以通过下列命令查看

service --status-all

Docker基本操作

镜像操作

镜像名称

首先来看下镜像的名称组成：

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。

镜像命令

常见的镜像操作命令如图：

拉取&查看

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 DockerHub:

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

xxx@cv:/home$ docker pull nginx
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/nginx

3）通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

xxx@cv:/home$ docker images
REPOSITORY    TAG            IMAGE ID       CREATED         SIZE
nginx         latest         1403e55ab369   12 days ago     142MB
redis         latest         87c26977fd90   9 months ago    113MB
rabbitmq      3-management   c8817e468079   10 months ago   254MB
hello-world   latest         feb5d9fea6a5   15 months ago   13.3kB

保存&导入

需求：利用 docker save 将 nginx 镜像导出磁盘，然后再通过 load 加载回来

1）利用 docker xx –help 命令查看 docker save 和 docker load 的语法

例如，查看 save 命令用法，可以输入命令：

xxx@cv:/home$ docker save --help

Usage:  docker save [OPTIONS] IMAGE [IMAGE...]

Save one or more images to a tar archive (streamed to STDOUT by default)

Options:
  -o, --output string   Write to a file, instead of STDOUT

命令格式：

docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]

2）使用 docker save 导出镜像到磁盘

docker save -o nginx.tar nginx:latest
xxx@cv:/home$ docker save -o nginx.tar nginx:latest
xxx@cv:/home$  ls
nginx.tar

3）使用 docker load 加载镜像

先删除本地的 nginx 镜像：

docker rmi nginx:latest

然后运行命令，加载本地文件：

docker load -i nginx.tar
xxx@cv:/home$ docker load -i nginx.tar
Loaded image: nginx:latest

练习

需求：去 DockerHub 搜索并拉取一个 Redis 镜像

目标：

1）去 DockerHub 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

容器操作

容器相关命令

容器操作的命令如图：

容器保护三个状态：

其中：

案例-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

这里的 -p 参数，是将容器端口映射到宿主机端口。

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：

进入容器，修改文件

需求：进入 Nginx 容器，修改 HTML 文件内容，添加“传智教育欢迎您”

提示：进入容器要用到 docker exec 命令。

步骤：

1）进入容器。进入我们刚刚创建的 nginx 容器的命令为：

docker exec -it mn bash

命令解读：

2）进入 nginx 的 HTML 所在目录 /usr/share/nginx/html

容器内部会模拟一个独立的 Linux 文件系统，看起来如同一个 Linux 服务器一样：

xx@cv:/home$ docker run --name mn -p 80:80 -d nginx
1e3168a57a45d377c1a890b5c815d14fa8a76033f0009745c11ffa0c5a70843f

xx@cv:/home$ docker exec -it mn bash
root@1e3168a57a45:/# ls
bin   dev                  docker-entrypoint.sh  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  docker-entrypoint.d  etc                   lib   media  opt  root  sbin  sys  usr
root@1e3168a57a45:/#

nginx 的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中，包括我们要修改的 html 文件。

查看 DockerHub 网站中的 nginx 页面，可以知道 nginx 的 html 目录位置在 /usr/share/nginx/html

我们执行命令，进入该目录：

cd /usr/share/nginx/html

查看目录下文件：

root@1e3168a57a45:/usr/share/nginx/html# ls
50x.html  index.html
root@1e3168a57a45:/usr/share/nginx/html#

3）修改 index.html 的内容

容器内没有 vi 命令，无法直接修改，我们用下面的命令来修改：

sed -i -e 's#Welcome to nginx#docker欢迎你！#g' -e 's#<head>#<head><meta charset="utf-8">#g' index.html

在浏览器访问自己的虚拟机地址，例如我的是：http://192.168.150.101，即可看到结果：

docker欢迎你！!
If you see this page, the nginx web server is successfully installed and working. Further configuration is required.

For online documentation and support please refer to nginx.org.
Commercial support is available at nginx.com.

Thank you for using nginx.

案例-运行 redis

步骤

1）拉取镜像

docker pull redis:latest

2）运行容器

docker run -d -p 6379:6379 --name docker-redis redis

容器取名为 docker-redis

3）查看日志输出

docker logs docker-redis # 镜像 id

4）在容器中运行 Redis CLI

docker exec -it 进入容器执行一个命令

docker exec -it docker-redis /bin/bash
# 或
docker exec -it docker-redis bash
# 或
docker exec -it mr redis-cli

执行完上面的命令后运行 redis-cli

root@07bf18105e35:/data # redis-cli

5）然后就可以在容器中进行一些操作了。

6）停止 docker-redis 容器并删除

docker stop docker-redis
docker rm docker-redis

小结

docker run 命令的常见参数有哪些？

查看容器日志的命令：

查看容器状态：

数据卷

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。

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。

什么是数据卷

数据卷（volume）是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。这样，我们操作宿主机的 /var/lib/docker/volumes/html 目录，就等于操作容器内的 /usr/share/nginx/html 目录了。

数据集操作命令

数据卷操作的基本语法如下：

docker volume [COMMAND]

docker volume 命令是数据卷操作，根据命令后跟随的 command 来确定下一步的操作：

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

① 创建数据卷

docker volume create html

② 查看所有数据

xx@cv:/home$ docker volume ls
DRIVER    VOLUME NAME
local     e588662e987cb0c1627087fc454ab35c800c3039498bd03a8dbea2b04675f09d
local     html

③ 查看数据卷详细信息卷

xx@cv:/home$ docker volume inspect html
[
    {
        "CreatedAt": "2023-01-02T22:35:23+08:00",
        "Driver": "local",
        "Labels": {},
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/html/_data",
        "Name": "html",
        "Options": {},
        "Scope": "local"
    }
]

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。

小结

数据卷的作用：

数据卷操作：

挂载数据卷

我们在创建容器时，可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录，命令格式如下：

docker run \
  --name mn \
  -v html:/root/html \
  -p 8080:80
  nginx \

这里的 -v 就是挂载数据卷的命令：

nginx挂载数据卷

需求：创建一个 nginx 容器，修改容器内的 html目录内的 index.html 内容

分析：上个案例中，我们进入 nginx 容器内部，已经知道 nginx 的 html 目录所在位置 /usr/share/nginx/html ，我们需要把这个目录挂载到 html 这个数据卷上，方便操作其中的内容。

提示：运行容器时使用 -v 参数挂载数据卷

① 创建容器并挂载数据卷到容器内的 HTML 目录

# /usr/share/nginx/html 这个是 dockerhub 官网查到的
docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

② 进入 html 数据卷所在位置，并修改 HTML 内容

# 查看html数据卷的位置
docker volume inspect html
# 进入该目录
cd /var/lib/docker/volumes/html/_data
# 修改文件
vi index.html

PS：如果数据卷不存在，则会自动创建！

MySQL挂载本地目录

容器不仅仅可以挂载数据卷，也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下：

语法

目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：

需求：创建并运行一个 MySQL 容器，将宿主机目录直接挂载到容器

实现思路如下：

1）在将课前资料中的 mysql.tar 文件上传到虚拟机，通过 load 命令加载为镜像

2）创建目录 /tmp/mysql/data

3）创建目录 /tmp/mysql/conf，将课前资料提供的 hmy.cnf 文件上传到 /tmp/mysql/conf

4）去 DockerHub 查阅资料，创建并运行 MySQL 容器，要求：

① 挂载 /tmp/mysql/data 到 mysql 容器内数据存储目录

② 挂载 /tmp/mysql/conf/hmy.cnf 到 mysql 容器的配置文件

③ 设置 MySQL 密码

docker run --name mysql 
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
-p 3306:3306 \ 
-v /root/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf \  
-v /root/mysql/data:/var/lib/mysql \
-d mysql:tag \

小结

docker run 的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中：

数据卷挂载与目录直接挂载的

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。

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。以 MySQL 为例，来看看镜像的组成结构：

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。

Dockerfile语法

构建自定义的镜像时，并不需要一个个文件去拷贝，打包。

我们只需要告诉 Docker，我们的镜像的组成，需要哪些 Base Image、需要拷贝什么文件、需要安装什么依赖、启动脚本是什么，将来 Docker 会帮助我们构建镜像。而描述上述信息的文件就是 Dockerfile 文件。

Dockerfile 就是一个文本文件，其中包含一个个的指令 (Instruction)，用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层 Layer。

指令 说明 示例
FROM 指定基础精选 FROM centos:6
ENV 设置环境变量，可在后面指令使用 ENV key value
COPY 拷贝本地文件到镜像的指定目录 COPY ./mysql-5.7.rpm /tmp
RUN 执行 Linux 的 shell 命令，一般是安装过程的命令 RUN yum install gcc
EXPOSE 指定容器运行时监听的端口，是给镜像使用者看的 EXPOSE 8080
ENTRYPOINT 镜像中应用的启动命令，容器运行时调用 ENTRYPOINT java -jar xxx.jar

更新详细语法说明，请参考官网文档： https://docs.docker.com/engine/reference/builder

构建Java项目

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

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

基于Java8构建Java项目

虽然我们可以基于 Ubuntu 基础镜像，添加任意自己需要的安装包，构建镜像，但是却比较麻烦。所以大多数情况下，我们都可以在一些安装了部分软件的基础镜像上做改造。

例如，构建 Java 项目的镜像，可以在已经准备了 JDK 的基础镜像基础上构建。

需求：基于 java:8-alpine 镜像，将一个 Java 项目构建为镜像

实现思路如下：

小结

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

Docker-Compose

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！

初识

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。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: # 容器名称  docker run --name web -p 8090:8090 -d web:1.0
    build: . # 构建镜像
    ports: # 指定端口
     - "8090:8090"

上面的 Compose 文件就描述一个项目，其中包含两个容器：

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

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。

安装

参考课前资料

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中

⑤ 将 cloud-demo 上传至虚拟机，利用 docker-compose up -d 来部署

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：

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：

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

查看微服务目录，可以看到都包含 Dockerfile 文件：

内容如下

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

修改微服务配置

因为微服务将来要部署为 docker 容器，而容器之间互联不是通过 IP 地址，而是通过容器名。这里我们将 order-service、user-service、gateway 服务的 mysql、nacos 地址都修改为基于容器名的访问。

如下所示：

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://mysql:3306/cloud_order?useSSL=false
    username: root
    password: 123
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
  application:
    name: orderservice
  cloud:
    nacos:
      server-addr: nacos:8848 # nacos服务地址

打包

接下来需要将我们的每个微服务都打包。因为之前查看到 Dockerfile 中的 jar 包名称都是 app.jar，因此我们的每个微服务都需要用这个名称。

可以通过修改 pom.xml 中的打包名称来实现，每个微服务都需要修改：

<build>
  <!-- 服务打包的最终名称 -->
  <finalName>app</finalName>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

打包后：

拷贝jar包到部署目录

编译打包好的 app.jar 文件，需要放到 Dockerfile 的同级目录中。注意：每个微服务的 app.jar 放到与服务名称对应的目录，别搞错了。

user-service：

order-service：

gateway：

部署

最后，我们需要将文件整个 cloud-demo 文件夹上传到虚拟机中，理由 DockerCompose 部署。

上传到任意目录：

部署：

进入 cloud-demo 目录，然后运行下面的命令：

docker-compose up -d

Docker镜像仓库

搭建私有镜像仓库

参考《安装 Docker.md》

推送、拉取镜像

推送镜像到私有镜像服务必须先 tag，步骤如下：

① 重新 tag 本地镜像，名称前缀为私有仓库的地址：192.168.150.101:8080/

docker tag nginx:latest 192.168.150.101:8080/nginx:1.0

② 推送镜像

docker push 192.168.150.101:8080/nginx:1.0

③ 拉取镜像

docker pull 192.168.150.101:8080/nginx:1.0