【Docker】Docker基础教程(3)

前言：

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镜像联合文件系统

镜像是什么

镜像是一种轻量级，可执行的独立软件包，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，包含运行某个软件所需的全部内容，包括代码、库、环境变量、配置文件等。

如何得到镜像：

远程仓库下载镜像；
自己制作镜像；

Docker镜像加载原理

UnionFS(联合文件系统)

UnionFS(联合文件系统)：Union文件系统是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。Union文件系统是Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行集成，基于基础镜像，可以制作各种具体的应用镜像。

特性：一次同时加载多个文件系统，但从外表来看，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加，最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录。

Docker镜像加载原理

Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统UnionFS；

bootfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel，Linux刚启动会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是bootfs，这一层与我们典型的Linux系统一样，包含boot加载器和内核，当boot内核加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存使用权由bootfs转交给内核，系统也会卸载bootfs。

rootfs(root file system)，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，例如Centos等。

一般我们安装虚拟机都是好多个G大小，为什么Docker才200多M；

对于一个精简的OS，rootfs非常小，只需要包含基本的命令，工具和程序库就可以了，因为底层直接用Host的kernel，自己只需要提供rootfs就可以。由此可见对于不同的Linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，不同的发行版可以共用bootfs；

镜像分层理解

分层的镜像

我们可以去下载一个镜像，注意观察下载的日志输出，可以看到是分层下载。

思考：为什么Docker镜像要采用这种分层结构？

最大的好处莫过于资源共享！比如多个镜像都是从相同的Base镜像构建而来，那么宿主机只需要在磁盘保留一份base镜像，同时内存中也只需要加载一份base镜像，这样就可以为所有的容器服务，而且镜像的每一层都可以被共享。

查看镜像分层 docker image inspect

# 查看nginx的镜像分层
[root@jokerdig ~]# docker image inspect nginx
[
    {
        "Id": "sha256:2d389e545974d4a93ebdef09b650753a55f72d1ab4518d17a30c0e1b3e297444",
        "RepoTags": [
            "nginx:latest"
        ],
        "RepoDigests": [
            "nginx@sha256:0b970013351304af46f322da1263516b188318682b2ab1091862497591189ff1"
        ],
        "Parent": "",
        "Comment": "",
        "Created": "2022-09-13T06:29:32.251894602Z",
        "Container": "d221caed08a42c6f86cf8bf787da9114acd72f3e27f0a21a0a12f7f38cfa652e",
        "ContainerConfig": {
            "Hostname": "d221caed08a4",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "ExposedPorts": {
                "80/tcp": {}
            },
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
                "NGINX_VERSION=1.23.1",
                "NJS_VERSION=0.7.6",
                "PKG_RELEASE=1~bullseye"
            ],
            "Cmd": [
                "/bin/sh",
                "-c",
                "#(nop) ",
                "CMD [\"nginx\" \"-g\" \"daemon off;\"]"
            ],
      
# ...(省略)

分层理解

所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或添加新的内容时，就会在当前镜像层之上，创建新的镜像层。

举一个简单的例子，假如基于 Ubuntu Linux16.04创建一个新的镜像，这就是新镜像的第一层；如果在该镜像中添加 Python包，就会在基础镜像层之上创建第二个镜像层；如果继续添加一个安全补丁，就会创健第三个镜像层该像当前已经包含3个镜像层，如下图所示（这只是一个用于演示的很简单的例子）。

在添加额外的镜像层的同时，镜像始终保持是当前所有镜像的组合，理解这一点非常重要。下图中举了一个简单的例子，每个镜像层包含3个文件，而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。

上图中的镜像层跟之前图中的略有区別，主要目的是便于展示文件

下图中展示了一个稍微复杂的三层镜像，在外部看来整个镜像只有6个文件，这是因为最上层中的文件7是文件5的一个更新版；

文种情況下，上层镜像层中的文件覆盖了底层镜像层中的文件。这样就使得文件的更新版本作为一个新镜像层添加到镜像当中；

Docker通过存储引擎（新版本采用快照机制）的方式来实现镜像层堆栈，并保证多镜像层对外展示为统一的文件系统；

Linux上可用的存储引撃有AUFS、 Overlay2、 Device Mapper、Btrfs以及ZFS。顾名思义，每种存储引擎都基于 Linux中对应的件系统或者块设备技术，井且每种存储引擎都有其独有的性能特点。

Docker在 Windows上仅支持 windowsfilter 一种存储引擎，该引擎基于NTFS文件系统之上实现了分层和CoW。

下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆并合井，对外提供统一的视图

特点

Docker镜像都是只读，当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部！

这一层就是我们通常说的容器层，容器之下叫镜像层。

Commit镜像

提交命令

1 2	docker commit # 提交容器称为一个新的副本 docker commit -m="提交描述" -a="作者" 容器ID 目标镜像名字:[TAG]

测试

# 启动tomcat
docker run -it -p 8080:8080 tomcat
# 复制一个新的会话
[root@jokerdig ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND             CREATED              STATUS              PORTS                                       NAMES
cd31c1bb98e4   tomcat    "catalina.sh run"   About a minute ago   Up About a minute   0.0.0.0:8080->8080/tcp, :::8080->8080/tcp   stupefied_kilby
[root@jokerdig ~]# docker exec -it cd31c1bb98e4 /bin/bashroot@cd31c1bb98e4:/usr/local/tomcat# cd webapps
root@cd31c1bb98e4:/usr/local/tomcat/webapps# ls
root@cd31c1bb98e4:/usr/local/tomcat/webapps# cd ..

# 复制ebapps.dist到webapps
root@cd31c1bb98e4:/usr/local/tomcat# cp -r  webapps.dist/* webapps
root@cd31c1bb98e4:/usr/local/tomcat# cd webapps
root@cd31c1bb98e4:/usr/local/tomcat/webapps# ls
docs  examples  host-manager  manager  ROOT

# Ctrl+P+Q 退出Tomcat 提交tomcat
[root@jokerdig ~]# docker commit -a="jokerdig" -m="add webapps" cd31c1bb98e4 tomcat02:1.0
sha256:297bac3f1d17d4114212c4e9a98479c92f699fced8466d31cecf44deab80c2cf
[root@jokerdig ~]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED              SIZE
# 我们刚提交的tomcat02，TAG为1.0
tomcat02              1.0       297bac3f1d17   About a mi

容器数据卷使用

什么是容器数据卷

将应用环境打包成一个镜像！

如果数据都在容器中，那么我们容器删除，数据就会丢失！

需求：数据可以持久化；

容器之间可以有一个数据共享的技术！docker容器中产生的数据，同步到本地

这就是卷技术，目录的挂载，将容器内的目录挂载在Linux上面。

容器的持久化和同步操作，容器间可以数据共享

使用数据卷

使用命令来挂载 -v

1 2	# 数据挂载 docker run -it -v 主机目录:容器目录

测试

# 将容器的/home挂载到主机/home/test1
[root@jokerdig ~]# docker run -it -v /home/test1:/home centos /bin/bash
[root@1c38b1781266 /]# 

# 复制一个会话，查看/home
[root@jokerdig ~]# cd /home
[root@jokerdig home]# ls
# 这个test1和容器内的home的文件是互相关联的
test1

# 查看容器信息
[root@jokerdig home]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND       CREATED         STATUS         PORTS     NAMES
1c38b1781266   centos    "/bin/bash"   4 minutes ago   Up 4 minutes             kind_edison
[root@jokerdig home]# docker inspect 1c38b1781266
"Mounts": [
            {
            "Type": "bind",
            "Source": "/home/test1",  # 主机内地址
            "Destination": "/home",   # docker容器内地址
            "Mode": "",
            "RW": true,
            "Propagation": "rprivate"
            }
        ],

测试挂载是否生效

MySQL同步数据

MySQL数据持久化问题

MySQL下载
1
docker pull mysql:8.0

运行MySQL容器

1
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3

# 启动MySQL及相关配置
# -v 挂载   -e MYSQL_ROOT_PASSWORD 配置密码
docker run -d -p 3306:3306 -v /home/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d -v /home/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name mysql01 mysql:8.0

运行

[root@jokerdig home]# docker run -d -p 3306:3306 -v /home/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d -v /home/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name mysql01 mysql:8.0
146e27589f8999fff3319b2d57da51f49b5ff15ff78f7430443891d78aed4e24
# 查看进程
[root@jokerdig home]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE       COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                                                  NAMES
146e27589f89   mysql:8.0   "docker-entrypoint.s…"   2 minutes ago   Up 2 minutes   0.0.0.0:3306->3306/tcp, :::3306->3306/tcp, 33060/tcp   mysql01