Docker-Basics

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1 安装docker

1.1 centos

# docker安装
# --step 1: 安装必要的一些系统工具
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# --step 2: 添加软件源信息
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
# --step 3
sed -i 's+download.docker.com+mirrors.aliyun.com/docker-ce+' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
# --step 4: 更新并安装docker-ce，可以通过 yum list docker-ce --showduplicates | sort -r 查询可以安装的版本列表
yum makecache fast
yum -y install docker-ce-20.10.5-3.el7
# --step 5: 开启docker服务
systemctl enable docker
systemctl start docker

2 容器的生命周期

3 文件系统

3.1 overlay2

Example OverlayFS Usage [duplicate]

4 创建镜像

创建一个空的目录，例如/tmp/test

创建Dockerfile（核心）

1. FROM：用于指定一个基础镜像
   • 一般情况下一个可用的Dockerfile一定是FROM作为第一个指令。至于image则可以是任何合理存在的image镜像
   • FROM一定是首个非注释指令Dockerfile
   • FROM可以在一个Dockerfile中出现多次，以便于创建混合images
   • 如果没有指定tag，latest将会被指定为要使用的基础镜像版本
2. MAINTAINER：用于指定镜像制作者的信息
3. RUN：创建镜像时执行的命令（RUN命令产生的作用是会被持久化到创建的镜像中的）
   • 层级RUN指令和生成提交是符合Docker核心理念的做法。它允许像版本控制那样，在任意一个点，对image镜像进行定制化构建
   • RUN指令缓存不会在下个命令执行时自动失效。比如RUN apt-get dist-upgrade -y的缓存就可能被用于下一个指令
   • --no-cache标志可以被用于强制取消缓存使用
4. ENV：用于为docker容器设置环境变量
   • ENV设置的环境变量，可以使用docker inspect命令来查看。同时还可以使用docker run --env <key>=<value>来修改环境变量
5. USER：用来切换运行属主身份
   • Docker默认是使用root
6. WORKDIR：用于切换工作目录
   • Docker默认的工作目录是/，只有RUN能执行cd命令切换目录，而且还只作用在当下的RUN，也就是说每一个RUN都是独立进行的
   • 如果想让其他指令在指定的目录下执行，就得靠WORKDIR，WORKDIR动作的目录改变是持久的，不用每个指令前都使用一次WORKDIR
7. COPY：将文件从路径<src>复制添加到容器内部路径<dest>
   • <src>必须是想对于源文件夹的一个文件或目录，也可以是一个远程的url
   • <dest>是目标容器中的绝对路径
   • 所有的新文件和文件夹都会创建UID和GID。事实上如果<src>是一个远程文件URL，那么目标文件的权限将会是600
8. ADD：将文件从路径<src>复制添加到容器内部路径<dest>
   • <src>必须是想对于源文件夹的一个文件或目录，也可以是一个远程的url
   • <dest>是目标容器中的绝对路径
   • 所有的新文件和文件夹都会创建UID和GID。事实上如果<src>是一个远程文件URL，那么目标文件的权限将会是600
9. VOLUME：创建一个可以从本地主机或其他容器挂载的挂载点，一般用来存放数据库和需要保持的数据等
10. EXPOSE：指定在docker允许时指定的端口进行转发
11. CMD：启动容器时执行的命令
    • Dockerfile中只能有一个CMD指令。如果你指定了多个，那么只有最后个CMD指令是生效的
    • 可以被docker run $image $other_command中的$other_command覆盖
12. ONBUILD：让指令延迟執行
    • 延迟到下一个使用FROM的Dockerfile在建立image时执行，只限延迟一次
13. ARG：定义仅在建立image时有效的变量
14. ENTRYPOINT：指定Docker image运行成instance(也就是 Docker container)时，要执行的命令或者文件
    • 默认的ENTRYPOINT是/bin/sh -c，但是没有默认的CMD
    • 当执行docker run -i -t ubuntu bash，默认的ENTRYPOINT就是/bin/sh -c，且CMD就是bash
    • CMD本质上就是ENTRYPOINT的参数

# Use an official Python runtime as a parent image
FROM python:2.7-slim

# Set the working directory to /app
WORKDIR /app

# Copy the current directory contents into the container at /app
ADD . /app

# Install any needed packages specified in requirements.txt
RUN pip install --trusted-host pypi.python.org -r requirements.txt

# Make port 80 available to the world outside this container
EXPOSE 80

# Define environment variable
ENV NAME World

# Run app.py when the container launches
CMD ["python", "app.py"]

requirements.txt（上面的Dockerfile中的Run命令用到了这个文件）

Flask
Redis

app.py

from flask import Flask
from redis import Redis, RedisError
import os
import socket

# Connect to Redis
redis = Redis(host="redis", db=0, socket_connect_timeout=2, socket_timeout=2)

app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello():
    try:
        visits = redis.incr("counter")
    except RedisError:
        visits = "<i>cannot connect to Redis, counter disabled</i>"

    html = "<h3>Hello {name}!</h3>" \
           "<b>Hostname:</b> {hostname}<br/>" \
           "<b>Visits:</b> {visits}"
    return html.format(name=os.getenv("NAME", "world"), hostname=socket.gethostname(), visits=visits)

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0', port=80)

创建镜像：docker build -t friendlyhello .

运行应用：docker run -p 4000:80 friendlyhello

5 docker命令行工具

学会利用--help参数

docker --help # 查询所有顶层的参数
docker image --help # 参数image参数的子参数

6 基础镜像

6.1 Alpine

Alpine Linux是一个轻型Linux发行版，它不同于通常的Linux发行版，Alpine采用了musl libc 和 BusyBox以减少系统的体积和运行时的资源消耗。Alpine Linux提供了自己的包管理工具：apk

构建一个带有bash的docker镜像

FROM alpine:3.10.2

MAINTAINER Rethink 
# 更新Alpine的软件源为国内（清华大学）的站点，因为从默认官源拉取实在太慢了。。。
RUN echo "https://mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/alpine/v3.4/main/" > /etc/apk/repositories

RUN apk update \
        && apk upgrade \
        && apk add --no-cache bash \
        bash-doc \
        bash-completion \
        && rm -rf /var/cache/apk/* \
        && /bin/bash

# 解决时区的问题（对于alpine镜像，仅仅设置环境变量TZ=Asia/Shanghai是不够的）
RUN apk add -U tzdata

6.2 Jib

<plugin>
    <groupId>com.google.cloud.tools</groupId>
    <artifactId>jib-maven-plugin</artifactId>
    <version>1.6.1</version>
    <configuration>
        <from>
            <!-- 不带这个基础镜像的话，构建出来的镜像是不包含bash的 -->
            <image>openjdk:8u222-jdk</image> 
        </from>
        <to>
            <image>my-app:v1</image>
            <auth>
                <username>xxx</username>
                <password>xxx</password>
            </auth>
        </to>
        <container>
            <!-- 不加这个参数的话，构建出来的镜像时49年前的 -->
            <useCurrentTimestamp>true</useCurrentTimestamp>
        </container>
    </configuration>
</plugin>

7 Tips

1. 启动并保持容器运行
   • 可以执行一个不会终止的程序：docker run -dit xxx:v1
   • 启动的同时，开启一个bash：docker run -it 9a88e0029e3b /bin/bash
2. 在主机与Docker容器之间拷贝文件
   • docker cp [OPTIONS] CONTAINER:SRC_PATH DEST_PATH|-
   • docker cp [OPTIONS] SRC_PATH|- CONTAINER:DEST_PATH
3. 打开D-Bus connection
   • docker run -d -e "container=docker" --privileged=true [ID] /usr/sbin/init
   • 容器启动的CMD包含/usr/sbin/init即可
4. 在指定容器中执行命令
   • docker exec -ti my_container /bin/bash -c "echo a && echo b"
5. 查看docker container对应的pid
   • docker inspect <container-id> | grep Pid
6. 删除某个tag
   • docker rmi <repository>:<tag>，不要用镜像id
7. 列出所有的镜像id
   • docker images -q
8. 将镜像打包成文件，从文件中导入镜像
   • docker save -o alpine.tar alpine:3.10.2
   • docker load < alpine.tar
9. 设置时区
   • docker run -e TZ=Asia/Shanghai ...
10. 设置内核参数（需要使用特权模式）
    • 编写DockerFile的时候，把修改的内核参数写到CMD中（不能在制作DockerFile的时候通过RUN进行修改，因为这些内核文件是只读的）
    • 启动的时候指定特权模式：docker run --privileged
11. 在容器中使用docker命令
    • --privileged：使用特权模式
    • -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock：将docker socket文件挂载到容器
    • -v $(which docker):/bin/docker ：将docker命令挂载到容器
12. 启动容器时，加入网络命名空间
    • docker run [--pid string] [--userns string] [--uts string] [--network string] <other options>
    • docker run -d --net=container:<已有容器id> <镜像id>
13. 删除docker命令后，docker的工作目录仍然是保留的（包含了镜像）若要彻底删除，可以通过如下命令
    • rm -rf /var/lib/docker
14. 查看img的构建记录：docker history <img>
15. 查看img的详情：docker inspect <img>
16. 查看容器资源占用情况：docker stats <container>
17. 清理无用镜像：docker system prune -a
18. 让普通用户有权限使用docker：sudo usermod -aG docker username

7.1 修改存储路径

默认情况下，docker相关的数据会存储在/var/lib/docker。编辑配置文件/etc/docker/daemon.json（没有就新建），增加如下配置项：

{
    "data-root": "<some path>"
}

然后通过systemctl restart docker重启docker即可

7.2 修改镜像源

编辑配置文件/etc/docker/daemon.json（没有就新建），增加如下配置项：

{
    "registry-mirrors": [
        "http://registry.docker-cn.com",
        "http://docker.mirrors.ustc.edu.cn",
        "http://hub-mirror.c.163.com"
    ],
    "insecure-registries": [
        "registry.docker-cn.com",
        "docker.mirrors.ustc.edu.cn"
    ]
}

然后通过systemctl restart docker重启docker即可

7.3 跨平台运行容器

默认情况下，docker是不支持--platform参数的，可以通过修改/etc/docker/daemon.json，添加如下配置项后，重启docker，开启该功能

{
  ...
  "experimental": true,
  ...
}

如果我们在x86的平台上运行arm64的docker镜像，会得到如下错误信息

docker run --platform linux/arm64 --rm arm64v8/ubuntu:18.04 uname -a

#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
standard_init_linux.go:219: exec user process caused: exec format error
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

此时，我们可以借助跨平台工具qemu，下载地址。该方法对内核版本有要求，貌似要4.x以上，我的测试环境的内核版本是4.14.134

# 下载qemu-aarch64-static
wget 'https://github.com/multiarch/qemu-user-static/releases/download/v5.2.0-2/qemu-aarch64-static.tar.gz'
tar -zxvf qemu-aarch64-static.tar.gz -C /usr/bin

# 安装qume
docker run --rm --privileged multiarch/qemu-user-static:register

#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
Setting /usr/bin/qemu-alpha-static as binfmt interpreter for alpha
Setting /usr/bin/qemu-arm-static as binfmt interpreter for arm
Setting /usr/bin/qemu-armeb-static as binfmt interpreter for armeb
Setting /usr/bin/qemu-sparc-static as binfmt interpreter for sparc
Setting /usr/bin/qemu-sparc32plus-static as binfmt interpreter for sparc32plus
Setting /usr/bin/qemu-sparc64-static as binfmt interpreter for sparc64
Setting /usr/bin/qemu-ppc-static as binfmt interpreter for ppc
Setting /usr/bin/qemu-ppc64-static as binfmt interpreter for ppc64
Setting /usr/bin/qemu-ppc64le-static as binfmt interpreter for ppc64le
Setting /usr/bin/qemu-m68k-static as binfmt interpreter for m68k
Setting /usr/bin/qemu-mips-static as binfmt interpreter for mips
Setting /usr/bin/qemu-mipsel-static as binfmt interpreter for mipsel
Setting /usr/bin/qemu-mipsn32-static as binfmt interpreter for mipsn32
Setting /usr/bin/qemu-mipsn32el-static as binfmt interpreter for mipsn32el
Setting /usr/bin/qemu-mips64-static as binfmt interpreter for mips64
Setting /usr/bin/qemu-mips64el-static as binfmt interpreter for mips64el
Setting /usr/bin/qemu-sh4-static as binfmt interpreter for sh4
Setting /usr/bin/qemu-sh4eb-static as binfmt interpreter for sh4eb
Setting /usr/bin/qemu-s390x-static as binfmt interpreter for s390x
Setting /usr/bin/qemu-aarch64-static as binfmt interpreter for aarch64
Setting /usr/bin/qemu-aarch64_be-static as binfmt interpreter for aarch64_be
Setting /usr/bin/qemu-hppa-static as binfmt interpreter for hppa
Setting /usr/bin/qemu-riscv32-static as binfmt interpreter for riscv32
Setting /usr/bin/qemu-riscv64-static as binfmt interpreter for riscv64
Setting /usr/bin/qemu-xtensa-static as binfmt interpreter for xtensa
Setting /usr/bin/qemu-xtensaeb-static as binfmt interpreter for xtensaeb
Setting /usr/bin/qemu-microblaze-static as binfmt interpreter for microblaze
Setting /usr/bin/qemu-microblazeel-static as binfmt interpreter for microblazeel
Setting /usr/bin/qemu-or1k-static as binfmt interpreter for or1k
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 再次运行
docker run --platform linux/arm64 --rm arm64v8/ubuntu:18.04 uname -a

#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
standard_init_linux.go:219: exec user process caused: no such file or directory
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 将qemu挂到容器内，再次运行
docker run --platform linux/arm64 --rm -v /usr/bin/qemu-aarch64-static:/usr/bin/qemu-aarch64-static arm64v8/ubuntu:18.04 uname -a

#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
Linux c3fb58ea543c 4.14.134 #1 SMP Tue Dec 29 21:27:58 EST 2020 aarch64 aarch64 aarch64 GNU/Linux
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

• docker run --rm --privileged multiarch/qemu-user-static:register是向内核注册了各异构平台的binfmt handler，包括aarch64等等，这些注册信息就包括了binfmt handler的路径，比如/usr/bin/qemu-aarch64-static等等，注册信息都在/proc/sys/fs/binfmt_misc目录下，每个注册项都是该目录下的一个文件。实际的qemu-xxx-static文件还得手动放置到对应目录中才能生效

7.4 镜像裁剪工具-dockerslim

docker-slim build --http-probe=false centos:7.6.1810

裁剪之后，镜像的体积从202MB变为3.55MB。但是裁剪之后，大部分的命令都被裁剪了（包括ls这种最基础的命令）

7.5 如何感知程序是否运行在容器中

一般来说，如果运行环境是容器，那么会存在/.dockerenv这个文件

7.6 异常排查

在k8s环境中，若容器运行时用的是docker，那么该docker会依赖containerd，当containerd不正常的时候，docker也就不正常了。恢复containerd的办法：将/var/lib/containerd/io.containerd.metadata.v1.bolt这个文件删掉

8 参考

• Docker Hub
• Docker历史版本下载
• Docker
• Docker Command
• Docker 教程
• Docker 原理篇
• 深入分析Docker镜像原理
• Docker之Dockerfile语法详解
• docker容器与虚拟机有什么区别？
• docker与虚拟机性能比较
• RunC 简介
• Containerd 简介
• 从 docker 到 runC
• jib
• 探讨Docker容器中修改系统变量的方法
• What is the difference between CMD and ENTRYPOINT in a Dockerfile?
• Sharing Network Namespaces in Docker
• x86机器上运行arm64 docker
• github-qemu
• 跨平台构建 Docker 镜像
• 跨平台构建 Docker 镜像新姿势，x86、arm 一把梭
• QEMU和KVM的关系
• dockerslim
• 第三章 Docker容器的生命周期