Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的镜像中，然后发布到任何流行的 Linux或Windows 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口

使用场景

• 持续集成
• 可伸缩的云服务
• 微服务架构

容器与虚拟机

虚拟机最大的缺点就是依赖其专用的操作系统

Docker架构

• 镜像与容器
  • 容器是镜像的实例

安装

• 安装脚本

wget https://get.docker.com

引擎

Docker引擎由如下主要的组件构成：Docker客户端（Docker Client）、Docker守护进程（Docker daemon）、containerd以及runc。它们共同负责容器的创建和运行

LXC提供了对诸如命名空间（Namespace）和控制组（CGroup）等基础工具的操作能力，它们是基于Linux内核的容器虚拟化技术

Docker公司开发了名为Libcontainer的自研工具，用于替代LXC

runc：

• 创建容器

containerd：

• 容器的生命周期管理

启动容器的过程：

容器运行时与Docker daemon是解耦的,对Docker daemon的维护和升级工作不会影响到运行中的容器

shim：

• 保持所有STDIN和STDOUT流是开启状态
• 将容器的退出状态反馈给daemon

镜像

镜像使用

• 搜索镜像

docker search name

• 拉取镜像

docekr pull name<:tag>

• 删除镜像

docker rmi 镜像ID
docker image rm $(docker image ls -q) -f

标签

在镜像名后面的:xxx 代表标签

没有标签的镜像被称为悬虚镜像

分层

docker 会复用已存在的镜像层

镜像仓库

搭建

docekr pull registry

docker run -di --name=registry 5000:5000 registry   

上传镜像到私服

docker tag nginx 127.0.0.1:5000/nginx 

docker push 127.0.0.1:5000/nginx 

容器

持久化

容器在停止后启动写入的数据仍会存在

但是volume才是持久化的首选

重启策略

在指定事件或者错误后重启来完成自我修复

• always
• unless-stoped
• on-failed

容器使用

• 查看容器

docker ps

• 运行一个容器

docker run -p 8080:80 -d daocloud.io/nginx

• 复制文件到容器中

docker cp index.html e07dc4e0236a://usr/share/nginx/html

• 从容器中复制出文件

docker cp name:容器文件路径 宿主路径

• 停止容器

docker stop name
# 优雅关闭并删除：stop rm

• 启动容器

docker start name

• 进入容器内部

docker exec -it <name> bash

• 目录挂载

  • 在启动容器时，使用-v参数

• 查看容器信息

docker inspect name

• 查看容器日志

docker logs name

常用软件部署

• mysql

# 将宿主机33306映射到容器3306，指定root密码为123
docker run -di --name=mysql1 -p 33306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 mysql 

• tomcat

docker run -di --name=mytomcat -p 9000:8080 -v /usr/local/webapps:/usr/local/tomcat/webapps tomcat 

• nginx

docker run -di --name=mynginx2 -p 8080:80 nginx-update 

迁移与备份

• 保存镜像

docker commit -m 'update' e07dc4e0236a nginx-update

• 保存为压缩包

docker save -o nginx-update.tar nginx-update

• 把压缩包恢复成镜像

docker load -i nginx-update.tar

容器化

Dockerfile

编写Dockerfile文件：

FROM ubuntu
MAINTAINER MY
RUN apt-get update
RUN apt-get install nginx -y
COPY index.html /var/www/html
ENTRYPOINT ["/usr/sbin/nginx","-g","daemon off;"]
EXPOSE 80

每一个RUN指令会新增一个镜像层。因此，通过使用&& 连接多个命令以及使用反斜杠（\ ）换行的方法，将多个命令包含在一个RUN指令中，通常来说是一种值得提倡的方式

根据文件构建镜像：

docker build -t='name' .

DockerMaven插件

• 开启docker接受远程操作
• 添加maven插件

<plugin>
    <groupId>com.spotify</groupId>
    <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
    <version>0.4.12</version>
    <configuration>
      <!-- 注意imageName一定要是符合正则[a-z0-9-_.]的，否则构建不会成功 -->
      <!-- 详见：https://github.com/spotify/docker-maven-plugin    Invalid repository name ... only [a-z0-9-_.] are allowed-->
      <imageName>my-pc:5000/${project.artifactId}:${project.version}</imageName>
        <baseImage>java</baseImage>
        <entryPoint>["java", "-jar", "/${project.build.finalName}.jar"]</entryPoint>
          <resources>
              <resource>
                  <targetPath>/</targetPath>
                  <directory>${project.build.directory}</directory>
                  <include>${project.build.finalName}.jar</include>
              </resource>
          </resources>
        <dockerHost>http://my-pc:2375</dockerHost>
     </configuration>
</plugin>

• JDK8以上的版本需要添加如下依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>javax.activation</groupId>
        <artifactId>activation</artifactId>
        <version>1.1.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

• 构建并推送

mvn clean package docker:build -DpushImage

推送到仓库

docker images push

多阶段构建

FROM xxx AS T1

FROM xxx AS T2
COPY --from=T1 ...

最佳实践

利用构建缓存：

• 执行命令时，Docker会检查构建缓存中是否存在基于同一基础镜像，并且执行了相同指令的镜像层

合并镜像：

• 执行docker image build 命令时，可以通过增加--squash 参数来创建一个合并的镜像

no-install-recommends：

• 若使用的是APT包管理器，则应该在执行apt-get install 命令时增加no-install-recommends 参数。这能够确保APT仅安装核心依赖（Depends 中定义）包

不要安装MSI包（Windows）

Compose

编写docker-compose.yml:

version: "3.5"
services:
  redis:
    image: "redis:alpine"
    networks:
      my-net:
  nginx:
    image: "nginx"
    networks:
      my-net:
networks:
  my-net:

volumes:
  my-net:

启动：

docker-compose up

Docker 网络

CNM: 定了Docker网络架构的基础组成要素

Libnetwork是CNM标准的实现

docker network ls # 列出可用网络
docker run -d --network my-net # 指定容器网络

如果在相同网络中继续接入新的容器，那么在新接入容器中是可以通过的容器名称来进行网络通信的

容器网络

Flannel：主要功能是为容器提供跨主机的网络互连，使得不同主机上的容器可以直接通信，无论它们是否在同一物理网络中。它通过创建虚拟网络层来实现这一目标，并使用Overlay网络技术在物理网络之上构建虚拟网络，其有两种实现：

• UDP
• VXLAN

sequenceDiagram
    participant Admin as 管理员
    participant FlannelAgent as Flannel代理
    participant Allocator as 分配器
    participant Container as 容器

    Admin->>FlannelAgent: 配置Flannel
    FlannelAgent->>FlannelAgent: 启动
    FlannelAgent->>Allocator: 请求子网分配

    loop 每个主机
        FlannelAgent->>FlannelAgent: 创建虚拟网络接口
        Container->>FlannelAgent: 发送网络流量
        FlannelAgent->>FlannelAgent: 封装数据包到Overlay网络
    end

    FlannelAgent->>FlannelAgent: 路由数据包到目标主机
    FlannelAgent->>Container: 解封装数据包

Calico：

网络类型

• Bridge：: 单机桥接网络 Docker设计的NAT网络模型（默认类型）
  • 只能在单个Docker主机上运行，并且只能与所在Docker主机上的容器进行连接

docker network create -d bridge localnet

• Host：与主机共享Network Namespace，--net=host
• overlay：多机覆盖网络
• 接入现有网络
• None：:不为容器配置任何网络功能，没有网络 --net=none
• Container：与另一个运行中的容器共享Network Namespace，--net=container:containerID
• 端口映射

# 将本机8080端口映射到容器80端口
docker run -p 8080:80 <name>

# 将本机端口随机与容器端口映射
docker run -P <name>

持久化

每个Docker容器都有自己的非持久化存储。非持久化存储自动创建，从属于容器，生命周期与容器相同

持久化是将数据存储在卷上。卷与容器是解耦的

卷类型：

• 块存储
  • 适用于对小块数据的随机访问负载
• 文件存储
  • 包括NFS和SMB协议的系统
• 对象存储
  • 适用于较大且长期存储的、很少变更的二进制数据存储。通常对象存储是根据内容寻址

卷操作

docker volume create myv
docker volume inspect myv
docker run ... --mount source=bizvol,target=/vol # 指定容器存储卷

安全

Docker 平台安全技术：

• Swarm模式
  • 加密节点ID。
  • 基于TLS的认证机制。
  • 安全准入令牌。
  • 支持周期性证书自动更新的CA配置。
  • 加密集群存储（配置DB）。
  • 加密网络
• 内容信任
  • 通过 Docker Hub 信任内容
• 密钥
  • 使用docker secret管理密钥

Namespace

Docker 提供的容器环境是和 Linux 内核隔离的。想要实现这种隔离，就需要用到 Namespace 机制 Namespace的隔离并不够彻底

Capabilities

提供了更细粒度的授权机制，它定义了主体能够进行的某一类操作

• 拒绝所有的挂载操作；
• 拒绝部分文件的操作，比如修改文件所有者；
• 拒绝内核模块加载

CGroups

利用 CGroups 机制来实现对容器中内存、CPU 和 IO 等的限制

守护进程安全性

守护进程，具备操控 Docker 容器的全部权限

如果守护进程提供的API接口没有认证，则很容易被入侵

镜像安全

• 最小精简镜像
• 使用User 指令指定运行用户

容器管理

Rancher

可以对容器进行分类、分环境管理，以图形化界面操作docker Rancher是一个开源的企业级全栈化容器部署及管理平台。Rancher为容器提供一揽 子基础架构服务：CNI兼容的网络服务、存储服务、主机管理、负载均衡、防护墙…… Rancher让上述服务跨越公有云、私有云、虚拟机、物理机环境运行，真正实现一键式应 用部署和管理

• 主机
• 应用
• 容器
• 服务
• 扩容缩容

influxDB

InfluxDB是一个由InfluxData开发的开源时序型数据库。它由Go写成，着力于高性能地查询与存储时序型数据。InfluxDB被广泛应用于存储系统的监控数据，IoT行业的实时数据等场景

cAdvisor

CAdvisor是Google开源的一款用于展示和分析容器运行状态的可视化工具。通过在主机上运行CAdvisor用户可以轻松的获取到当前主机上容器的运行统计信息，并以图表的形式向用户展示

Grafana

grafana 是一款采用 go 语言编写的开源应用，主要用于大规模指标数据的可视化展现，是网络架构和应用分析中最流行的时序数据展示工具，目前已经支持绝大部分常用的时序数据库