Docker 入門終極指南，別再說不會用Docker了！

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富 Web 時代，應(yīng)用變得越來越強大，與此同時也越來越復(fù)雜。集群部署、隔離環(huán)境、灰度發(fā)布以及動態(tài)擴容缺一不可，而容器化則成為中間的必要橋梁。

本節(jié)我們就來探索一下 Docker 的神秘世界，從零到一掌握 Docker 的基本原理與實踐操作。別再守著前端那一畝三分地，是時候該開疆?dāng)U土了。

我們將會圍繞下面幾點展開：

1. 講個故事
2. 虛擬機與容器
3. 認識 Docker
4. 核心概念
5. 安裝 Docker
6. 快速開始
7. 常規(guī)操作
8. 最佳實踐

一、講個故事

為了更好的理解 Docker 是什么，我們先來講個故事：

我需要蓋一個房子，于是我搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。一頓操作，終于把這個房子蓋好了。

結(jié)果，住了一段時間，心血來潮想搬到海邊去。這時候按以往的辦法，我只能去海邊，再次搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。

煩惱之際，跑來一個魔法師教會我一種魔法。這種魔法可以把我蓋好的房子復(fù)制一份，做成「鏡像」，放在我的背包里。

等我到了海邊，就用這個「鏡像」，復(fù)制一套房子，拎包入住。

是不是很神奇？對應(yīng)到我們的項目中來，房子就是項目本身，鏡像就是項目的復(fù)制，背包就是鏡像倉庫。如果要動態(tài)擴容，從倉庫中取出項目鏡像，隨便復(fù)制就可以了。Build?once，Run?anywhere!

不用再關(guān)注版本、兼容、部署等問題，徹底解決了「上線即崩，無休止構(gòu)建」的尷尬。

二、虛擬機與容器

開始之前，我們來做一些基礎(chǔ)知識的儲備：

1.虛擬機：虛擬化硬件

虛擬機 Virtual Machine 指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。在實體計算機中能夠完成的工作在虛擬機中都能夠?qū)崿F(xiàn)。

在計算機中創(chuàng)建虛擬機時，需要將實體機的部分硬盤和內(nèi)存容量作為虛擬機的硬盤和內(nèi)存容量。每個虛擬機都有獨立的 CMOS、硬盤和操作系統(tǒng)，可以像使用實體機一樣對虛擬機進行操作。在容器技術(shù)之前，業(yè)界的網(wǎng)紅是虛擬機。

虛擬機技術(shù)的代表，是 VMWare 和 OpenStack。更多請參看：

https://baike.baidu.com/item/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E6%9C%BA/104440?fr=aladdin

2.容器：將操作系統(tǒng)層虛擬化，是一個標準的軟件單元

• 隨處運行：容器可以將代碼與配置文件和相關(guān)依賴庫進行打包，從而確保在任何環(huán)境下的運行都是一致的。

• 高資源利用率：容器提供進程級的隔離，因此可以更加精細地設(shè)置 CPU 和內(nèi)存的使用率，進而更好地利用服務(wù)器的計算資源。

• 快速擴展：每個容器都可作為單獨的進程予以運行，并且可以共享底層操作系統(tǒng)的系統(tǒng)資源，這樣一來可以加快容器的啟動和停止效率。

3.區(qū)別與聯(lián)系

• 虛擬機雖然可以隔離出很多「子電腦」，但占用空間更大，啟動更慢。虛擬機軟件可能還要花錢，例如VMWare；

• 容器技術(shù)不需要虛擬出整個操作系統(tǒng)，只需要虛擬一個小規(guī)模的環(huán)境，類似「沙箱」；

• 運行空間，虛擬機一般要幾 GB 到 幾十 GB 的空間，而容器只需要 MB 級甚至 KB 級；

我們來看一下對比數(shù)據(jù)：

與虛擬機相比，容器更輕量且速度更快，因為它利用了 Linux 底層操作系統(tǒng)在隔離的環(huán)境中運行。虛擬機的 Hypervisor 創(chuàng)建了一個非常牢固的邊界，以防止應(yīng)用程序突破它，而容器的邊界不那么強大。

物理機部署不能充分利用資源，造成資源浪費。虛擬機方式部署，虛擬機本身會占用大量資源，導(dǎo)致資源浪費，另外虛擬機性能也很差。而容器化部署比較靈活，且輕量級，性能較好。

虛擬機屬于虛擬化技術(shù)，而 Docker 這樣的容器技術(shù)，屬于輕量級的虛擬化。

三、認識 Docker

1.概念

Docker 是一個開源的應(yīng)用容器引擎，讓開發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的 Linux 機器上，也可以實現(xiàn)虛擬化。容器是完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口。

Docker 技術(shù)的三大核心概念，分別是：鏡像 Image、容器 Container、倉庫 Repository。

2.Docker 輕量級的原因？

相信你也會有這樣的疑惑：為什么 Docker 啟動快？如何做到和宿主機共享內(nèi)核？

當(dāng)我們請求 Docker 運行容器時，Docker 會在計算機上設(shè)置一個資源隔離的環(huán)境。然后將打包的應(yīng)用程序和關(guān)聯(lián)的文件復(fù)制到 Namespace 內(nèi)的文件系統(tǒng)中，此時環(huán)境的配置就完成了。之后 Docker 會執(zhí)行我們預(yù)先指定的命令，運行應(yīng)用程序。

鏡像不包含任何動態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會被改變。

四、核心概念

1.Build, Ship and Run（搭建、運輸、運行）；

2.Build?once, Run?anywhere（一次搭建，處處運行）；

3.Docker 本身并不是容器，它是創(chuàng)建容器的工具，是應(yīng)用容器引擎；

4.Docker 三大核心概念，分別是：鏡像 Image，容器 Container、倉庫 Repository；

5.Docker 技術(shù)使用 Linux 內(nèi)核和內(nèi)核功能（例如 Cgroups 和 namespaces）來分隔進程，以便各進程相互獨立運行。

6.由于 Namespace 和 Cgroups 功能僅在 Linux 上可用，因此容器無法在其他操作系統(tǒng)上運行。那么 Docker 如何在 macOS 或 Windows 上運行？ Docker 實際上使用了一個技巧，并在非 Linux 操作系統(tǒng)上安裝 Linux 虛擬機，然后在虛擬機內(nèi)運行容器。

7.鏡像是一個可執(zhí)行包，其包含運行應(yīng)用程序所需的代碼、運行時、庫、環(huán)境變量和配置文件，容器是鏡像的運行時實例。

五、安裝 Docker

1.命令行安裝

Homebrew 的 Cask 已經(jīng)支持 Docker for Mac，因此可以很方便的使用 Homebrew Cask 來進行安裝，執(zhí)行如下命令：

brew cask install docker

更多安裝方式，請查看官方文檔：

https://www.docker.com/get-started

2.查看版本

docker -v  

3.配置鏡像加速

設(shè)置 Docker Engine 寫入配置：

{
  "registry-mirrors": [
    "http://hub-mirror.c.163.com/",
    "https://registry.docker-cn.com"
  ],
  "insecure-registries":[],
  "experimental": false,
  "debug": true
}

4.安裝桌面端

桌面端操作非常簡單，先去官網(wǎng)下載。通過 Docker 桌面端，我們可以方便的操作：

1. clone：克隆一個項目
2. build：打包鏡像
3. run：運行實例
4. share：共享鏡像

好了，準備工作就緒，下面可以大展身手了！

六、快速開始

安裝完 Docker 之后，我們先打個實際項目的鏡像，邊學(xué)邊用。

1.首先需要大致了解一下我們將會用到的 11 個命令

2.新建項目

為了快捷，我們直接使用Vue 腳手架構(gòu)建項目：

vue create docker-demo  

嘗試啟動一下：

yarn serve  

訪問地址：http://localhost:8080/。項目就緒，我們接著為項目打包：

yarn build  

這時候，項目目錄下的 Dist 就是我們要部署的靜態(tài)資源了，我們繼續(xù)下一步。

需要注意：前端項目一般分兩類，一類直接 Nginx 靜態(tài)部署，一類需要啟動 Node 服務(wù)。本節(jié)我們只考慮第一種。

3.新建 Dockerfile

cd docker-demo && touch Dockerfile  

此時的項目目錄如下：

.  
├── Dockerfile  
├── README.md  
├── babel.config.js  
├── dist  
├── node_modules  
├── package.json  
├── public  
├── src  
└── yarn.lock  

可以看到我們已經(jīng)在 docker-demo 目錄下成功創(chuàng)建了 Dockerfile 文件。

4.準備 Nginx 鏡像

運行你的 Docker 桌面端，就會默認啟動實例，我們在控制臺拉取 Nginx 鏡像：

docker pull nginx  

控制臺會出現(xiàn)如下信息：

Using default tag: latest
latest: Pulling from library/nginx
8559a31e96f4: Pull complete
8d69e59170f7: Pull complete
3f9f1ec1d262: Pull complete
d1f5ff4f210d: Pull complete
1e22bfa8652e: Pull complete
Digest: sha256:21f32f6c08406306d822a0e6e8b7dc81f53f336570e852e25fbe1e3e3d0d0133
Status: Downloaded newer image for nginx:latest
docker.io/library/nginx:latest

如果你出現(xiàn)這樣的異常，請確認 Docker 實例是否正常運行。

Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?  

鏡像準備 OK，我們在根目錄創(chuàng)建 Nginx 配置文件：

touch default.conf  

寫入：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    #charset koi8-r;
    access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;
    error_log  /var/log/nginx/error.log  error;

    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.htm;
    }

    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }
}

5.配置鏡像

打開 Dockerfile ，寫入如下內(nèi)容：

FROM nginx  
COPY dist/ /usr/share/nginx/html/  
COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf  

我們逐行解釋一下代碼：

• FROM nginx 指定該鏡像是基于 nginx:latest 鏡像而構(gòu)建的；

• COPY dist/ /usr/share/nginx/html/ 命令的意思是將項目根目錄下 dist 文件夾中的所有文件復(fù)制到鏡像中 /usr/share/nginx/html/ 目錄下；

• COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf 將 default.conf 復(fù)制到 etc/nginx/conf.d/default.conf，用本地的 default.conf 配置來替換 Nginx 鏡像里的默認配置。

6.構(gòu)建鏡像
Docker 通過 build 命令來構(gòu)建鏡像：

docker build -t jartto-docker-demo .  

按照慣例，我們解釋一下上述代碼：

• -t 參數(shù)給鏡像命名 jartto-docker-demo

• . 是基于當(dāng)前目錄的 Dockerfile 來構(gòu)建鏡像

執(zhí)行成功后，將會輸出：

Sending build context to Docker daemon  115.4MB
Step 1/3 : FROM nginx
 ---> 2622e6cca7eb
Step 2/3 : COPY dist/ /usr/share/nginx/html/
 ---> Using cache
 ---> 82b31f98dce6
Step 3/3 : COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
 ---> 7df6efaf9592
Successfully built 7df6efaf9592
Successfully tagged jartto-docker-demo:latest

鏡像制作成功！我們來查看一下容器：

docker image ls | grep jartto-docker-demo  

可以看到，我們打出了一個 133MB 的項目鏡像：

jartto-docker-demo latest 7df6efaf9592 About a minute ago 133MB  

鏡像也有好壞之分，后續(xù)我們將介紹如何優(yōu)化，這里可以先暫時忽略。

7.運行容器

docker run -d -p 3000:80 --name docker-vue jartto-docker-demo  

這里解釋一下參數(shù)：

• -d 設(shè)置容器在后臺運行

• -p 表示端口映射，把本機的 3000 端口映射到 container 的 80 端口（這樣外網(wǎng)就能通過本機的 3000 端口訪問了

• --name 設(shè)置容器名 docker-vue

• jartto-docker-demo 是我們上面構(gòu)建的鏡像名字

補充一點：
在控制臺，我們可以通過 docker ps 查看剛運行的 Container 的 ID：

docker ps -a  

控制臺會輸出：

CONTAINER ID IMAGE              COMMAND                  CREATED       STATUS PORTS  NAMES
ab1375befb0b jartto-docker-demo "/docker-entrypoint.…"   8 minutes ago Up 7 minutes  0.0.0.0:3000->80/tcp  docker-vue

如果你使用桌面端，那么打開 Docker Dashboard 就可以看到容器列表了，如下圖：

8.訪問項目

因為我們映射了本機 3000 端口，所以執(zhí)行：

curl -v -i localhost:3000  

或者打開瀏覽器，訪問：localhost:3000

9.發(fā)布鏡像

如果你想為社區(qū)貢獻力量，那么需要將鏡像發(fā)布，方便其他開發(fā)者使用。

發(fā)布鏡像需要如下步驟：

• 登陸 [dockerhub](https://hub.docker.com)，注冊賬號；

• 命令行執(zhí)行 docker login，之后輸入我們的賬號密碼，進行登錄；

• 推送鏡像之前，需要打一個 Tag，執(zhí)行 docker tag <image> <username>/<repository>:<tag>

全流程結(jié)束，以后我們要使用，再也不需要「搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子」了，拎包入住。這也是 docker 獨特魅力所在。

七、常規(guī)操作

到這里，恭喜你已經(jīng)完成了 Docker 的入門項目！如果還想繼續(xù)深入，不妨接著往下看看。

1.參數(shù)使用

FROM：
#指定基礎(chǔ)鏡像，所有構(gòu)建的鏡像都必須有一個基礎(chǔ)鏡像，且 FROM 命令必須是 Dockerfile 的第一個命令
FROM <image> [AS <name>] 指定從一個鏡像構(gòu)建起一個新的鏡像名字
FROM <image>[:<tag>] [AS <name>] 指定鏡像的版本 Tag
示例：FROM mysql:5.0 AS database

MAINTAINER：
#鏡像維護人的信息
MAINTAINER <name>
示例：MAINTAINER Jartto [email protected]

RUN：
#構(gòu)建鏡像時要執(zhí)行的命令
RUN <command>
示例：RUN [executable, param1, param2]

ADD：
#將本地的文件添加復(fù)制到容器中去，壓縮包會解壓，可以訪問網(wǎng)絡(luò)上的文件，會自動下載
ADD <src> <dest>
示例：ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目錄下

COPY：
#功能和 ADD 一樣，只是復(fù)制，不會解壓或者下載文件

CMD：
#啟動容器后執(zhí)行的命令，和 RUN 不一樣，RUN 是在構(gòu)建鏡像是要運行的命令
當(dāng)使用 docker run 運行容器的時候，這個可以在命令行被覆蓋
示例：CMD [executable, param1, param2]

ENTRYPOINT：
#也是執(zhí)行命令，和 CMD 一樣，只是這個命令不會被命令行覆蓋
ENTRYPOINT [executable, param1, param2]
示例：ENTRYPOINT [donnet, myapp.dll]

LABEL：
#為鏡像添加元數(shù)據(jù)，key-value 形式
LABEL <key>=<value> <key>=<value> ...
示例：LABEL version=1.0 description=這是一個web應(yīng)用

ENV：
#設(shè)置環(huán)境變量，有些容器運行時會需要某些環(huán)境變量
ENV <key> <value> 一次設(shè)置一個環(huán)境變量
ENV <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> 設(shè)置多個環(huán)境變量
示例：ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/

EXPOSE：
#暴露對外的端口（容器內(nèi)部程序的端口，雖然會和宿主機的一樣，但是其實是兩個端口）
EXPOSE <port>
示例：EXPOSE 80
容器運行時，需要用 -p 映射外部端口才能訪問到容器內(nèi)的端口

VOLUME：
#指定數(shù)據(jù)持久化的目錄，官方語言叫做掛載
VOLUME /var/log 
#指定容器中需要被掛載的目錄，會把這個目錄映射到宿主機的一個隨機目錄上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化和同步
VOLUME [/var/log,/var/test.....] 
#指定容器中多個需要被掛載的目錄，會把這些目錄映射到宿主機的多個隨機目錄上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化和同步

VOLUME /var/data var/log 
#指定容器中的 var/log 目錄掛載到宿主機上的 /var/data 目錄，這種形式可以手動指定宿主機上的目錄

WORKDIR：
#設(shè)置工作目錄，設(shè)置之后 ，RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目錄都會同步變更
WORKDIR <path>
示例：WORKDIR /app/test

USER：
#指定運行命令時所使用的用戶，為了安全和權(quán)限起見，根據(jù)要執(zhí)行的命令選擇不同用戶
USER <user>:[<group>]
示例：USER test

ARG：
#設(shè)置構(gòu)建鏡像是要傳遞的參數(shù)
ARG <name>[=<value>]
ARG name=sss

更多操作，請移步官方使用文檔：

https://docs.docker.com/

八、最佳實踐

在掌握 Docker 常規(guī)操作之后，我們很容易就可以打出自己想要的項目鏡像。然而不同的操作打出的鏡像也是千差萬別。

究竟是什么原因?qū)е络R像差異，我們不妨繼續(xù)探索。

以下是在應(yīng)用 Docker 過程中整理的最佳實踐，請盡量遵循如下準則：

1. Require 明確：需要什么鏡像
2. 步驟精簡：變化較少的 Step 優(yōu)先
3. 版本明確：鏡像命名明確
4. 說明文檔：整個鏡像打包步驟可以重現(xiàn)

推薦如下兩篇文章：

• https://www.docker.com/blog/intro-guide-to-dockerfile-best-practices/
• https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/

九、總結(jié)

容器化技術(shù)必將是云時代不可或缺的技能之一，而 Docker 只是滄海一粟。隨之而來的還有集群容器管理 K8s、Service Mesh 、Istio 等技術(shù)。打開 Docker 的大門，不斷抽絲剝繭，逐層深入，你將感受到容器化的無窮魅力。

趕快打開技能邊界，為你的前端技術(shù)賦能吧！

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