CODING 修炼小册

基础入门

# 基础入门

对于 DevOps 来说，要掌握的 Docker 方方面面知识点很多，由于太过技术性，需要投入的学习成本相对大。

而作为 WEB 开发人员，暂时不需要太过深入，只需要学习使用 Docker 即可，这将有助于简化构建、测试和部署 Web 应用程序的过程。

# 虚拟机 VS 容器

# 虚拟机

虚拟机（Virtual Machine）是在一种操作系统里面运行另一种操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Linux 系统。应用程序对此毫无感知，因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样，而对于底层系统来说，虚拟机就是一个普通文件，不需要了就删掉，对其他部分毫无影响。

虽然用户可以通过虚拟机还原软件的原始环境。但是，这个方案有几个缺点。

  • 资源占用多
    虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候，其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序，真正使用的内存只有 1MB，虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。
  • 冗余步骤多
    虚拟机是完整的操作系统，一些系统级别的操作步骤，往往无法跳过，比如用户登录。
  • 启动慢
    启动操作系统需要多久，启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟，应用程序才能真正运行。

# Linux 容器

由于虚拟机存在这些缺点，Linux 发展出了另一种虚拟化技术：Linux 容器（Linux Containers，缩写为 LXC）。

Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统，而是对进程进行隔离。或者说，在正常进程的外面套了一个保护层。对于容器里面的进程来说，它接触到的各种资源都是虚拟的，从而实现与底层系统的隔离。

由于容器是进程级别的，相比虚拟机有很多优势。

  • 启动快
    容器里面的应用，直接就是底层系统的一个进程，而不是虚拟机内部的进程。所以，启动容器相当于启动本机的一个进程，而不是启动一个操作系统，速度就快很多。
  • 资源占用少
    容器只占用需要的资源，不占用那些没有用到的资源；虚拟机由于是完整的操作系统，不可避免要占用所有资源。另外，多个容器可以共享资源，虚拟机都是独享资源。
  • 体积小
    容器只要包含用到的组件即可，而虚拟机是整个操作系统的打包，所以容器文件比虚拟机文件要小很多。

总之，容器有点像轻量级的虚拟机，能够提供虚拟化的环境，但是成本开销小得多。

# Docker 是什么

Docker 属于 Linux 容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。

Docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker，就不用担心环境问题。

总体来说，Docker 的接口相当简单，用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样。

# Docker 的安装

Docker 是一个开源的商业产品，有两个版本：社区版（Community Edition，缩写为 CE）和企业版（Enterprise Edition，缩写为 EE）。一般只需要用社区版即可。

Docker 社区版的安装请参考官方文档：

安装完成后，运行下面的命令，验证是否安装成功。

docker version
# 或者
docker info
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使用 Docker 时，一般要么是直接使用 root 用户，如果普通用户则必须使用 sudo 的方式来执行，如果不使用 sudo，普通用户执行 docker xxx 命令是会报错的。

因此为了避免每次命令都输入 sudo，可以把用户加入 Docker 用户组（官方文档 (opens new window)）。

  • 创建一个 docker 组
    sudo groupadd docker
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  • 将普通用户添加到组中，执行如下命令即可，注意这里不需要替换用户名变量，因为 $USER 默认的就是指当前用户名
    sudo usermod -aG docker $USER
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  • 普通用户退出登录，然后再登录，这样配置就生效了
  • 可能遇到的问题
    # 如果在将普通用户增加到 docker 组之前，已经执行了 sudo docker xxx 命令，那么就已经创建了 ~/.docker/ 目录，但此时此目录的权限是不对的。
# 因此需要执行如下两条命令修改一下，注意这里不需要去替换变量名，$USER 本身指的就是当前用户名
sudo chown "$USER":"$USER" /home/"$USER"/.docker -R
sudo chmod g+rwx "$HOME/.docker" -R
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Docker 是服务器----客户端架构。命令行运行 docker 命令的时候，需要本机有 Docker 服务。如果这项服务没有启动，可以用下面的命令启动（官方文档 (opens new window)）。

# service 命令的用法
sudo service docker start

# systemctl 命令的用法
sudo systemctl start docker
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# image 文件

又称镜像文件。Docker 把应用程序及其依赖，打包在 image 文件里面。只有通过这个文件，才能生成 Docker 容器。

image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件，可以生成多个同时运行的容器实例。

image 是二进制文件。实际开发中，一个 image 文件往往通过继承另一个 image 文件，加上一些个性化设置而生成。举例来说，你可以在 Ubuntu 的 image 基础上，往里面加入 Apache 服务器，形成你的 image。

# 列出本机的所有 image 文件
docker image ls

# 删除 image 文件
docker image rm [image_name]
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image 文件是通用的，一台机器的 image 文件拷贝到另一台机器，照样可以使用。一般来说，为了节省时间，我们应该尽量使用别人制作好的 image 文件，而不是自己制作。即使要定制，也应该基于别人的 image 文件进行加工，而不是从零开始制作。

为了方便共享，image 文件制作完成后，可以上传到网上的仓库。Docker 的官方仓库 Docker Hub (opens new window) 是最重要、最常用的 image 仓库。此外，出售自己制作的 image 文件也是可以的。

# 容器文件

image 文件生成的容器实例，本身也是一个文件，称为容器文件。也就是说，一旦容器生成，就会同时存在两个文件： image 文件和容器文件。而且关闭容器并不会删除容器文件，只是容器停止运行而已。

# 列出本机正在运行的容器
docker container ls

# 列出本机所有容器，包括终止运行的容器
docker container ls --all
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上面命令的输出结果之中，包括容器的 ID。很多地方都需要提供这个 ID，比如终止容器运行的 docker container kill [container_id] 命令。

终止运行的容器文件，依然会占据硬盘空间，可以使用 docker container rm 命令删除。

docker container rm [container_id]
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运行上面的命令之后，再使用 docker container ls --all 命令，就会发现被删除的容器文件已经消失了。

# Dockerfile 文件

学会使用 image 文件以后，接下来的问题就是，如何可以生成 image 文件？如果你要推广自己的软件，势必要自己制作 image 文件。

这就需要用到 Dockerfile 文件。它是一个文本文件，用来配置 image。Docker 根据该文件生成二进制的 image 文件。

# 入门常用的命令

# 新建容器，每运行一次，就会新建一个容器
docker container run [options] [image_name]

# 启动已经生成、已经停止运行的容器文件
docker container start [container_id]

# 终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 SIGTERM 信号（软性终止信号），然后过一段时间再发出 SIGKILL 信号
docker container stop [container_id]

# 终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 SIGKILL 信号（强制终止信号）
docker container kill [container_id]

# 查看 Docker 容器的输出，即容器里面 Shell 的标准输出
# 如果 docker run 命令运行容器的时候，没有使用 -it 参数，就要用这个命令查看输出
docker container logs [container_id]

# 用于进入一个正在运行的 Docker 容器
# 如果 docker run 命令运行容器的时候，没有使用 -it 参数，就要用这个命令进入容器
# 一旦进入了容器，就可以在容器的 Shell 执行命令了
docker container exec -it [container_id] /bin/bash

# 用于从正在运行的 Docker 容器里面，将文件拷贝到本机
# 下面是拷贝到当前目录的写法：
docker container cp [container_id]:[/path/to/file] .
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# 实例：hello world

这是使用最简单的 image 文件 "hello world (opens new window)" 的步骤。

首先，运行下面的命令，将 image 文件从仓库抓取到本地。

docker image pull library/hello-world
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上面代码中，library/hello-world 是 image 文件在仓库里面的位置，其中 library 是 image 文件所在的组，hello-world 是 image 文件的名字。

由于 Docker 官方提供的 image 文件，都放在 library (opens new window) 组里面，所以这是个默认组，上述命令可以简写成下面这样：

docker image pull hello-world
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抓取成功以后，就可以在本机看到这个 image 文件了。

docker image ls
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现在，运行这个 image 文件。

docker container run hello-world
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该命令会从 image 文件，生成一个正在运行的容器实例。

注意，docker container run 命令具有自动抓取 image 文件的功能。如果发现本地没有指定的 image 文件，就会从仓库自动抓取。因此，前面的 docker image pull 命令并不是必需的步骤。

如果运行成功，你会在屏幕上看到一段输出。然后该容器实例就会停止运行，容器自动终止。

有些容器不会自动终止，因为提供的是服务。比如，安装运行 Ubuntu 的 image，就可以在命令行体验 Ubuntu 系统。

docker container run -it ubuntu bash
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对于那些不会自动终止的容器，必须使用命令手动终止。

# 软终止
docker container stop [container_id]
# 强制终止
docker container kill [container_id]
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# 实例：制作自己的 Docker 容器

下面通过一个实例，演示如何编写 Dockerfile 文件。

以阮一峰老师的案例为例，下面的步骤介绍了怎么写 Dockerfile 文件，实现让用户在 Docker 容器里面运行 koa-demos (opens new window) 项目。

作为准备工作，先下载源码。

git clone https://github.com/ruanyf/koa-demos.git
cd koa-demos
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# 编写 Dockerfile 文件

首先，在项目的根目录下，新建一个文本文件 .dockerignore，写入下面的内容 (opens new window)。

.git
node_modules
npm-debug.log
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上面代码表示，这三个路径要排除，不要打包进入 image 文件。如果你没有路径要排除，这个文件可以不新建。

然后，在项目的根目录下，新建一个文本文件 Dockerfile，写入下面的内容 (opens new window)。

FROM node:8.4
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN npm install --registry=https://registry.npmmirror.com
EXPOSE 3000/tcp
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上面代码一共五行，含义如下。

  • FROM node:8.4：该 image 文件继承官方的 node image，冒号表示标签，这里标签是 8.4，即 8.4 版本的 node。
  • COPY . /app：将当前目录下的所有文件（除了 .dockerignore 排除的路径），都拷贝进入 image 文件的 /app 目录。
  • WORKDIR /app：指定接下来的工作路径为 /app。
  • RUN npm install：在 /app 目录下，运行 npm install 命令安装依赖。注意，安装后所有的依赖，都将打包进入 image 文件。
  • EXPOSE 3000：将容器 3000 端口暴露出来，允许外部连接这个端口。

# 创建 image 文件

有了 Dockerfile 文件以后，就可以使用 docker image build 命令创建 image 文件了。

docker image build -t koa-demo .
# 或者
docker image build -t koa-demo:0.0.1 .
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上面代码中，-t 参数用来指定 image 文件的名字，后面还可以用冒号指定标签。如果不指定，默认的标签就是 latest。最后的那个点（.）表示 Dockerfile 文件所在的路径，上例是当前路径，所以是一个点。

如果运行成功，就可以看到新生成的 image 文件 koa-demo 了。

docker image ls
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# 生成容器

docker container run 命令会从 image 文件生成容器。

docker container run -p 8000:3000 -it koa-demo /bin/bash
# 或者
docker container run -p 8000:3000 -it koa-demo:0.0.1 /bin/bash
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上面命令的各个参数含义如下：

  • -p 参数：容器的 3000 端口映射到本机的 8000 端口。
  • -it 参数：容器的 Shell 映射到当前的 Shell，然后你在本机窗口输入的命令，就会传入容器。
  • koa-demo:0.0.1：image 文件的名字（如果有标签，还需要提供标签，默认是 latest 标签）。
  • /bin/bash：容器启动以后，内部第一个执行的命令。这里是启动 Bash，保证用户可以使用 Shell。

如果一切正常，运行上面的命令以后，就会返回一个命令行提示符。

root@66d80f4aaf1e:/app#
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这表示你已经在容器里面了，返回的提示符就是容器内部的 Shell 提示符。执行下面的命令。

root@66d80f4aaf1e:/app# node demos/01.js
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这时，Koa 框架已经运行起来了。打开本机的浏览器，访问 http://127.0.0.1:8000，网页显示"Not Found"，这是因为这个 demo (opens new window) 没有写路由。

这个例子中，Node 进程运行在 Docker 容器的虚拟环境里面，进程接触到的文件系统和网络接口都是虚拟的，与本机的文件系统和网络接口是隔离的，因此需要定义容器与物理机的端口映射（map）。

现在，在容器的命令行，按下 Ctrl + D 停止 Node 进程，然后按下 Ctrl + D （或者输入 exit）退出容器。此外，也可以用 docker container kill 终止容器运行。

# 在本机的另一个终端窗口，查出容器的 ID
docker container ls

# 停止指定的容器运行
docker container kill [container_id]
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容器停止运行之后，并不会消失，用下面的命令删除容器文件。

# 查出容器的 ID
docker container ls --all

# 删除指定的容器文件
docker container rm [container_id]
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也可以使用 docker container run 命令的 --rm 参数，在容器终止运行后自动删除容器文件。

docker container run --rm -p 8000:3000 -it koa-demo /bin/bash
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# CMD 命令

上面的例子里面，容器启动以后，需要手动输入命令 node demos/01.js。我们可以把这个命令写在 Dockerfile 里面，这样容器启动以后，这个命令就已经执行了，不用再手动输入了。

FROM node:8.4
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN npm install --registry=https://registry.npm.taobao.org
EXPOSE 3000
CMD node demos/01.js
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上面的 Dockerfile 里面，多了最后一行 CMD node demos/01.js，它表示容器启动后自动执行 node demos/01.js。

RUN 命令与 CMD 命令的区别

  • RUN 命令在 image 文件的构建阶段执行，执行结果都会打包进入 image 文件。
  • CMD 命令则是在容器启动后执行。
  • 另外，一个 Dockerfile 可以包含多个 RUN 命令，但是只能有一个 CMD 命令。

注意，指定了 CMD 命令以后，docker container run 命令就不能附加命令了（比如前面的 /bin/bash），否则它会覆盖 CMD 命令。现在，启动容器可以使用下面的命令：

docker container run --rm -p 8000:3000 -it koa-demo:0.0.1
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# 发布 image 文件

容器运行成功后，就确认了 image 文件的有效性。这时，我们就可以考虑把 image 文件分享到网上，让其他人使用。

首先，去 Docker Hub (opens new window) 注册一个账户。然后，用下面的命令登录。

docker login
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接着，为本地的 image 标注用户名和版本。

docker image tag [image_name] [username]/[repository]:[tag]
# 实例
docker image tag koa-demos:0.0.1 ruanyf/koa-demos:0.0.1
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也可以不标注用户名，重新构建一下 image 文件。

docker image build -t [username]/[repository]:[tag] .
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最后，发布 image 文件。

docker image push [username]/[repository]:[tag]
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发布成功以后，登录 Docker Hub (opens new window)，就可以看到已经发布的 image 文件。

# 参考资料

（完）

常用命令