Docker原理与镜像管理网站首页 技术杂谈

特性	Docker容器	虚拟机
启动速度	秒级	分钟级
计算能力损耗	几乎无	损耗50%左右
性能	接近原生	弱于原生
系统支持量（单机）	上千个	几十个
隔离性	资源隔离/限制	完全隔离
封装程度	只打包项目代码和依赖关系，共享宿主机内核	完整的操作系统，与宿主机隔离

容器在内核中支持2种重要技术：

Docker本质就是宿主机的一个进程，docker是通过namespace实现资源隔离，通过cgroup实现资源限制，通过写时复制技术（copy-on-write）实现了高效的文件操作（类似虚拟机的磁盘比如分配500g并不是实际占用物理磁盘500g）。

namespace的六项隔离

namespace	系统调用参数	隔离内容
UTS	CLONE_NEWUTS	主机名与域名
IPC	CLONE_NEWWIPC	信号量、消息队列和共享内存
PID	CLONE_NEWPID	进程编号
NETWORK	CLONE_NEWNET	网络设备、网络栈、端口等
MOUNT	CLONE_NEWNS	挂载点（文件系统）
USER	CLONE_NEWUSER	用户和用户组（3.8以后的内核才支持）

Docker核心概念

镜像

Docker的镜像是创建容器的基础，类似虚拟机的快照，可以理解为一个面向 Docker 容器引擎的只读模板。

通过镜像启动一个容器，一个镜像是一个可执行的包，其中包括运行应用程序所需要的所有内容包含代码，运行时间，库、环境变量、和配置文件。

Docker镜像也是一个压缩包，只是这个压缩包不只是可执行文件，环境部署脚本，它还包含了完整的操作系统。因为大部分的镜像都是基于某个操作系统来构建，所以很轻松的就可以构建本地和远端一样的环境，这也是Docker镜像的精髓。

容器

Docker的容器是从镜像创建的运行实例，它可以被启动、停止和删除。所创建的每一个容器都是相互隔离、互不可见，以保证平台的安全性。

可以把容器看做是一个简易版的linux环境（包括root用户权限、镜像空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。

docker容器可以被看作运行在宿主机上的一个进程，容器共享宿主机的内核，容器间是通过namespace（命令空间、名称空间）隔离资源，，通过Cgroups（资源配额）去限制资源

仓库

Docker仓库是用来集中保存镜像的地方，当创建了自己的镜像之后，可以使用push命令将它上传到公有仓库（Public）或者私有仓库（Private）。当下次要在另外一台机器上使用这个镜像时，只需从仓库获取。

最大的公开库是docker hub

Docker 的镜像、容器、日志等内容全部都默认存储在 /var/lib/docker

Docker Engine（引擎）

Docker Engine是具有一下主要组件的C/S客户端——服务器应用程序

Server端：服务器是一种长期运行额程序，称为守护程序进程（dockerd命令）

Client端：REST API ，他指定程序可以用来与守护程序进行通信并指示其它操作的接口

命令行界面（CLI）客户端（Docker命令）

Docker运行的原理

docker基于客户端（容器）服务器（docker引擎）结构的系统
docker的守护进程运行在宿主主机上，客户端（容器）通过socker向docker引擎发送相应的指令，docker服务器就会执行相应的命令
docker会以root权限运行他的守护进程，来处理普通linux用户无法完成的操作（如挂在文件系统等操作）

docker容器的生命周期

docker容器主要7个状态

create：已创建，但还未运行的容器
running：正在运行中的容器
restarting：容器正在重启中
removing：容器正在迁移中
paused：已暂停状态的容器
exited：停止状态的容器
dead：死亡，主要是操作系统出现异常或者断电关机等有可能引发dead状态，不是很常见

暂停和停止状态区别

docker paused 命令挂起指定的容器中的所有进程

docker stop 容器内主进程会在指定时间内被杀死，默认为10秒后

三、安装Docker

目前Docker只支持64位操作系统


systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙


yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
#安装依赖包

#yum-utils：提供了 yum-config-manager 工具。
#device mapper： 是Linux内核中支持逻辑卷管理的通用设备映射机制，它为实现用于存储资源管理的块设备驱动提供了一个高度模块化的内核架构。
#device mapper存储驱动程序需要 device-mapper-persistent-data 和 lvm2。


yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
#设置阿里docker镜像源

yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
#安装docker-ce 并设置为开机自启
#docker-ce-cli、containerd.io 会作为依赖包被安装

systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service

安装好的Docker系统有两个程序，Docker服务端和Docker客户端。其中Docker服务端是一个服务进程，负责管理所有容器。 Docker客户端则扮演着Docker服务端的远程控制器，可以用来控制Docker的服务端进程。大部分情况下Docker服务端和客户端运行在一台机器上。

查看Docker版本信息

docker version
#查看docker版本信息
Client: Docker Engine - Community
 Version:           23.0.4     #yum安装会默认安装最新版
 API version:       1.42
 Go version:        go1.19.8
 Git commit:        f480fb1
 Built:             Fri Apr 14 10:36:38 2023
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           default

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          23.0.4
  API version:      1.42 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.19.8
  Git commit:       cbce331
  Built:            Fri Apr 14 10:34:14 2023
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.6.20
  GitCommit:        2806fc1057397dbaeefbea0e4e17bddfbd388f38
 runc:
  Version:          1.1.5
  GitCommit:        v1.1.5-0-gf19387a
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit:        de40ad0

查看docker信息

[root@localhost ~]# docker info
#docker信息查看
Client:
 Context:    default
 Debug Mode: false
 Plugins:
  buildx: Docker Buildx (Docker Inc.)
    Version:  v0.10.4
    Path:     /usr/libexec/docker/cli-plugins/docker-buildx
  compose: Docker Compose (Docker Inc.)
    Version:  v2.17.2
    Path:     /usr/libexec/docker/cli-plugins/docker-compose

Server:
 Containers: 0                  #容器数量
  Running: 0                    #正在运行的数量
  Paused: 0                     #暂停的数量
  Stopped: 0                    #已经停止的数量
 Images: 0                      #镜像数量
 Server Version: 23.0.4         #docker server版本
 Storage Driver: overlay2       #docker使用的是overlay2文件驱动
  Backing Filesystem: xfs       #宿主机上的底层文件系统
  Supports d_type: true
  Using metacopy: false
  Native Overlay Diff: true
  userxattr: false
 Logging Driver: json-file
 Cgroup Driver: cgroupfs        #Cgroups 驱动
 Cgroup Version: 1
 Plugins:
  Volume: local
  Network: bridge host ipvlan macvlan null overlay
  Log: awslogs fluentd gcplogs gelf journald json-file local logentries splunk syslog
 Swarm: inactive
 Runtimes: io.containerd.runc.v2 runc
 Default Runtime: runc
 Init Binary: docker-init
 containerd version: 2806fc1057397dbaeefbea0e4e17bddfbd388f38
 runc version: v1.1.5-0-gf19387a
 init version: de40ad0
 Security Options:
  seccomp
   Profile: builtin
 Kernel Version: 3.10.0-693.el7.x86_64       #宿主机的相关信息
 Operating System: CentOS Linux 7 (Core)     #操作系统
 OSType: linux                               #操作系统类型
 Architecture: x86_64                        #系统架构
 CPUs: 2                                     #CPU数
 Total Memory: 1.781GiB                      #总空间
 Name: localhost.localdomain                 #主机名
 ID: 9c41d00d-ad9d-4274-89e3-1b391fe58c8f
 Docker Root Dir: /var/lib/docker            #docker数据存储目录
 Debug Mode: false
 Registry: https://index.docker.io/v1/       #registry地址
 Experimental: false
 Insecure Registries:
  127.0.0.0/8
 Registry Mirrors:                           #加速站点
  https://8jp5yjkf.mirror.aliyuncs.com/
 Live Restore Enabled: false

四、Docker镜像管理

1、配置镜像加速器（阿里云）

进入网址，选择操作系统，里面有现成的配置

容器镜像服务 (aliyun.com)https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://8jp5yjkf.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

2、查看镜像信息

镜像下载后存放在 /var/lib/docker 。

Docker 相关的本地资源存放在 /var/lib/docker/ 目录下，其中 containers 目录存放容器信息，image 目录存放镜像信息，overlay2 目录下存放具体的镜像底层文件。

3、查看下载的镜像文件信息

cat /var/lib/docker/image/overlay2/repositories.json

4、查看下载到本地的所有镜像

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
nginx        latest    605c77e624dd   15 months ago   141MB

#repository：镜像属于的仓库
#TAG：镜像的标签信息，标记同一个仓库中的不同镜像
#TMAGE ID：镜像的唯一ID号，唯一标识一个镜像
#CREATED：镜像创建时间
#SIZE：镜像大小

5、搜索镜像

格式
docker search 关键字

6、获取镜像

格式
docker pull 仓库名称[：标签]

#如果下载镜像时不指定标签，则默认会下载仓库中最新版本的镜像，即选择标签为 latest 标签。

7、根据镜像的唯一标识ID号，获取镜像详细信息

格式
docker inspect 镜像ID号

8、为本地镜像添加新标签

格式
docker tag 名称：[标签] 新名称：[新标签]
docker tag nginx:laster nginx:web

9、删除镜像

格式
docker rmi 仓库名称:标签
#当一个镜像有多个标签时，只是删除其中指定的标签
或
docker rmi 镜像ID号
#会彻底删除该镜像

注：如果该镜像已经被容器使用，正确的做法是先删除依赖关系该镜像的所有容器，再去删除镜像。

10、批量删除镜像

#docker images -q 可以加载镜像id
#批量删除所有镜像
docker rmi `docker images -q`
#批量删除nginx镜像
docker rmi `docker images|grep "nginx"`

11、存储镜像---将镜像保存成为本地文件

格式
docker save -o 存储文件名 存储的镜像
例：docker save -o nginx nginx:latest
#存储镜像命名为nginx存在当前目录下

12、导入镜像---将镜像文件导入到镜像库中

格式
docker load < 存储的文件
或
docker load -i 存储的文件
例：docker load < nginx

13、上传镜像

默认上传到 docker Hub 官方公共仓库，需要注册使用公共仓库的账号。https://hub.docker.com
可以使用 docker login 命令来输入用户名、密码和邮箱来完成注册和登录。
在上传镜像之前，还需要先对本地镜像添加新的标签，然后再使用 docker push 命令进行上传。

docker tag nginx:latest soscscs/nginx:web	#添加新的标签时必须在前面加上自己的dockerhub的username
docker login								#登录公共仓库
Username：soscscs
password：abc123456
docker push soscscs/nginx:web		    	#上传镜像