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希望您能有所收获

一.引入

(1) 为什么需要Docker

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分的非常多给部署带来了很大的麻烦。
- 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
- 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题
大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题：
- 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
- 开发、测试、生产环境有差异

例如一个项目中，部署时需要依赖于node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL等，这些服务部署时所需要的函数库、依赖项各不相同，甚至会有冲突。给部署带来了极大的困难。

(2) Docker的作用

(2.1) 解决依赖兼容问题

Docker为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：
- 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包
- 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰
这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也包含了应用所需要的Libs、Deps，无需在操作系统上安装这些，由此不再存在不同应用之间的兼容问题了。

虽然解决了不同应用的兼容问题，但是开发、测试等环境会存在差异，操作系统版本也会有差异，怎么解决这些问题呢？

(2.2) 解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：

结构包括：
- 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
- 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
- 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。
应用于计算机交互的流程如下：
1. 应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能
2. 系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令
3. 内核指令操作计算机硬件

Ubuntu和CentOSpringBoot都是基于Linux内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：

此时，如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统，MySQL在调用Ubuntu函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了：

Docker如何解决不同系统环境的问题？

Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包
Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行

这样就不用再关注运行的系统本身。

如图：

(3) Docker和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

两者有什么差异呢？

虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。
- 是在操作系统中的操作系统,体积大、启动速度慢、性能一般
Docker仅仅是封装函数库，并模拟部分操作系统，
- 是一个系统进程,体积小、启动速度快、性能好
如图：

对比来看：

(4) 小结

Docker如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？
- Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
- Docker应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离
Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？
- Docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的Linux内核，因此可以在任意Linux操作系统上运行
Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：
- 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意Linux操作系统
- 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
- 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

二.相关概念

(1) 镜像和容器

镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。
- 即一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。
容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。
- 即将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中运行，形成进程，只不过会对外隔离起来
一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

例如你下载了一个QQ，如果我们将QQ在磁盘上的运行文件及其运行的操作系统依赖打包，形成QQ镜像。然后你可以启动多次，双开、甚至三开QQ，跟多个妹子聊天。

(2) DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。

DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。
国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像：

(3) Docker架构

Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：

服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等
客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

(4) 安装Docker

企业部署一般都是采用Linux操作系统，而其中又数CentOS发行版占比最多，因此我们在CentOS下安装Docker。

首先需要大家虚拟机联网，安装yum工具

yum install -y yum-utils \           device-mapper-persistent-data \           lvm2 --skip-broken

然后更新本地镜像源：

# 设置docker镜像源1.yum-config-manager \    --add-repo \    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo2.   sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo3.yum makecache fast

然后输入命令安装docker：

yum install -y docker-ce

通过命令启动docker：

systemctl start docker  # 启动docker服务systemctl stop docker  # 停止docker服务systemctl restart docker  # 重启docker服务systemctl enable docker  # 开启自动开启docker服务systemctl status docker # docker服务的状态

然后输入命令，可以查看docker版本：

docker -v

docker官方镜像仓库网速较差，我们需要设置国内镜像服务：

参考阿里云的镜像加速文档

三.Docker基本操作

(1) 镜像操作

(1.1) 镜像名称

首先来看下镜像的名称组成：

镜像名称一般分两部分组成：[repository]:[tag]。
在没有指定tag时，默认是latest，代表最新版本的镜像

这里的mysql就是repository，5.7就是tag，合一起就是镜像名称，代表5.7版本的MySQL镜像。

(1.2) 镜像命令

常见的镜像操作命令如图：

可以利用docker xx –help命令查看指令的用法

例如，查看save命令用法，可以输入命令：

docker save --help

结果：

(1.3) 案例

需求一：从DockerHub中拉取一个nginx镜像并查看

首先去镜像仓库搜索nginx镜像，比如DockerHub:
选择一个所需要的镜像
点进去，拉取自己需要的镜像的版本，不指定tag默认最新版
通过命令：docker images 查看拉取到的镜像

如此可以看到我们已经成功拉取到了Nginx镜像

需求二：将nginx镜像导出磁盘，然后再通过load加载回来

使用docker save导出镜像到磁盘

命令格式：

docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]

运行命令：

docker save -o nginx.tar nginx:latest

结果如图：

先删除本地之前拉取的nginx镜像：

docker rmi nginx:latest

然后运行命令，加载本地文件：

docker load -i nginx.tar

通过指令查看镜像

docker images

结果：

可以看到我们已经成功加载回来了Nginx镜像

(2) 容器操作

(2.1) 容器命令

容器操作的命令如图：

容器保护三个状态：

运行：进程正常运行
暂停：进程暂停，CPU不再运行，并不释放内存
停止：进程终止，回收进程占用的内存、CPU等资源
(2.2) 进程隔离

默认情况下，容器是隔离环境，其内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样，我们直接访问宿主机的端口，无法访问到容器内部署的应用。

我们需要将容器内的应用端口与宿主机的端口进行映射，才能直接通过宿主机访问容器内应用。

例如，当我们在容器内部署Nginx时,我们将容器的80端口与宿主机的80端口关联起来，当我们访问宿主机的80端口时，就会被映射到容器的80，这样就能访问到nginx了：

(2.2) 运行容器

可以去DockerHub查看具体要运行镜像的帮助文档查看如何启动镜像

例如在Nginx镜像页面往下翻可以看到如下How to use this image？

例如：

运行nginx容器的命令：

docker run --name myNginx -p 80:80 -d nginx

命令解读：

docker run ：创建并运行一个容器
–name : 给容器起一个名字,例如myNginx
-p ：将宿主机端口与容器端口映射，冒号左侧是宿主机端口，右侧是容器端口(80:80)
-d：后台运行容器
nginx：镜像名称，例如nginx

(2.3) 案例

需求：运行Nginx镜像并进入Nginx容器，修改HTML文件内容，添加“观止study欢迎您”

运行镜像

docker run --name myNginx -p 80:80 -d nginx

使用docker exec进入我们刚刚创建的nginx容器的命令为：

docker exec -it myNginx bash

命令解读：

docker exec ：进入容器内部，执行一个命令
-it : 给当前进入的容器创建一个标准输入、输出终端，允许我们与容器交互
myNginx：要进入的容器的名称
bash：进入容器后执行的命令，bash是一个linux终端交互命令

容器内部会模拟一个独立的Linux文件系统，看起来如同一个linux服务器一样：

nginx的环境、配置、运行文件全部都在这个文件系统中，包括我们要修改的html文件。

查看DockerHub网站中的nginx页面，可以知道nginx的html目录位置在/usr/share/nginx/html

cd /usr/share/nginx/html

查看目录下文件：

修改index.html的内容

容器内没有vi命令，无法直接修改，我们用下面的命令来修改：

sed -i -e 's#Welcome to nginx#观止study欢迎您#g' -e 's###g' index.html

在浏览器访问自己的虚拟机ip地址，例如我的是：http://192.168.150.101:80，即可看到结果：

(2.4) 查看容器

查看容器运行日志：
- docker logs
- docker logs -f 可以持续查看日志
查看容器状态：
- docker ps
- docker ps -a 查看所有容器，包括已经停止的

(2.5) 容器转镜像

我们可以将修改后的容器转为镜像，再打包可供自己或他人继续使用

容器转镜像

docker commit 容器id 镜像名称:版本号

打包为压缩文件

docker save -o 压缩文件名称 镜像名称:版本号

可以通过如下命令将压缩文件重新转为镜像

docker load -i 压缩文件名称

(3) 数据卷（容器数据管理）

(3.1) 为什么需要数据卷

在之前的nginx案例中，修改nginx的html页面时，需要进入nginx内部。并且因为没有编辑器，修改文件也很麻烦。而且删除容器后在容器内的所有修改都不会保留。

这就是因为容器与数据（容器内文件）耦合带来的后果。

而使用数据卷能将容器与数据分离，解耦合，方便操作和维护容器内数据，保证数据安全

(3.2) 什么是数据卷

数据卷（volume）是一个虚拟目录，指向宿主机文件系统中的某个目录。一个数据卷可以同时被多个容器挂载。

一旦完成数据卷挂载，对容器的一切操作都会作用在数据卷对应的宿主机目录了。

同时，我们操作宿主机的/var/lib/docker/volumes/html目录，就等于操作容器内的/usr/share/nginx/html目录了(双向绑定)

这样我们就可以不进入容器内部修改其数据文件了。

(3.3) 数据集操作命令

数据卷操作的基本语法如下：

docker volume [COMMAND]

docker volume命令是数据卷操作，根据命令后跟随的command来确定下一步的操作：
- create 创建一个volume
- inspect 显示一个或多个volume的信息
- ls 列出所有的volume
- prune 删除未使用的volume
- rm 删除一个或多个指定的volume
① 创建数据卷

docker volume create [数据卷名字]# 例docker volume create html

② 查看所有数据

docker volume ls

结果：

③ 查看数据卷详细信息卷

docker volume inspect [数据卷名字]# 例docker volume inspect html

结果：

可以看到，我们创建的html这个数据卷关联的宿主机目录为/var/lib/docker/volumes/html/_data目录。

(3.4) 挂载数据卷

我们在创建容器时，可以通过 -v 参数来挂载一个数据卷到某个容器内目录，命令格式如下：

docker run \  --name mn \  -v html:/root/html \  -p 8080:80  nginx \

这里的-v就是挂载数据卷的命令：

-v html:/root/htm ：（数据卷:容器文件）把html数据卷挂载到容器内的/root/html这个目录中

一旦完成数据卷挂载，在数据卷中的一切操作都会作用于容器中对应的目录中。

(3.5) 案例-1

需求：创建一个nginx容器，修改容器内的html目录内的index.html内容

分析：上个案例中，我们已经知道nginx的html目录所在位置/usr/share/nginx/html ，我们需要把这个目录挂载到html这个数据卷上，方便操作其中的内容。

① 创建容器并挂载数据卷到容器内的HTML目录

docker run --name mn -v html:/usr/share/nginx/html -p 80:80 -d nginx

② 进入html数据卷所在位置，并修改HTML内容

# 查看html数据卷的位置docker volume inspect html# 进入该目录cd /var/lib/docker/volumes/html/_data# 修改文件,自定义内容vi index.html# 修改后按ESC,再输入:wq回车即可退出

(3.6) 挂载本地目录

容器不仅仅可以挂载数据卷，也可以直接挂载到宿主机目录上。关联关系如下：

带数据卷模式：宿主机目录 –> 数据卷 —> 容器内目录
直接挂载模式：宿主机目录 —> 容器内目录

目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：

-v [宿主机目录]:[容器内目录]
-v [宿主机文件]:[容器内文件]

特点：

数据卷挂载耦合度低，由docker来管理目录，但是目录较深，不好找
目录挂载耦合度高，需要我们自己管理目录，不过目录容易寻找查看

如图：

(3.7) 案例-2

需求：创建并运行一个MySQL容器，将宿主机目录直接挂载到容器

实现思路如下：

1）在DockerHub中拉取mysql镜像

2）在本机中创建目录/tmp/mysql/data和/tmp/mysql/conf

3）可以将自己的配置文件hmy.cnf上传到/tmp/mysql/conf

4）在DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：

① 挂载/tmp/mysql/data到mysql容器内数据存储目录

② 挂载/tmp/mysql/conf/hmy.cnf到mysql容器的配置文件

③ 设置MySQL密码

docker run \--name mysql  \-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \-p 3307:3306 \-v /tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf  \-v /tmp/mysql/data:/var/lib/mysql  \ -d \mysql:5.7.25

四.Dockerfile自定义镜像

常见的镜像在DockerHub就能找到，但是我们自己写的项目就必须自己构建镜像了。

而要自定义镜像，就必须先了解镜像的结构才行。

(1) 镜像结构

镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。

我们以MySQL为例，来看看镜像的组成结构：

简单来说，镜像就是在系统函数库、运行环境基础上，添加应用程序文件、配置文件、依赖文件等组合，然后编写好启动脚本打包在一起形成的文件。

我们要构建镜像，其实就是实现上述打包的过程。

(2) Dockerfile语法

构建自定义的镜像时，并不需要一个个文件去拷贝，打包。

我们只需要告诉Docker，我们的镜像的组成，需要哪些BaseImage、需要拷贝什么文件、需要安装什么依赖、启动脚本是什么，将来Docker会帮助我们构建镜像。

而描述上述信息的文件就是Dockerfile文件。

Dockerfile就是一个文本文件，其中包含一个个的指令(Instruction)，用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer，而第一行必须是FROM，从一个基础镜像来构建。基础镜像可以是基本操作系统，如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像，例如：java:8-alpine

更新详细语法说明，请参考官网文档： https://docs.docker.com/engine/reference/builder

(3) 案例

案例资料：

链接：https://pan.baidu.com/s/1TcEyFHUK645qu09EzdjGYA
提取码：rmho

(3.1) 基于Ubuntu构建Java项目

需求：基于Ubuntu镜像构建一个新镜像，运行一个java项目

步骤1：在电脑上新建一个空文件夹docker-demo
步骤2：拷贝资料中的docker-demo.jar文件到docker-demo这个目录
步骤3：拷贝资料中的jdk8.tar.gz文件到docker-demo这个目录

步骤4：拷贝资料提供的Dockerfile到docker-demo这个目录

其中的内容如下：

# 指定基础镜像FROM ubuntu:16.04# 配置环境变量，JDK的安装目录ENV JAVA_DIR=/usr/local# 拷贝jdk和java项目的包COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar# 安装JDKRUN cd $JAVA_DIR \ && tar -xf ./jdk8.tar.gz \ && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8# 配置环境变量ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin# 暴露端口EXPOSE 8090# 入口，java项目的启动命令ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

步骤5：将上述准备好的docker-demo上传到虚拟机任意目录，然后进入docker-demo目录下
步骤6：构建镜像：
```
docker build -t javaweb:1.0 .
```
步骤7：创建容器并运行

docker run --name web -p 8090:8090 -d javaweb:1.0

最后访问 http://192.168.150.101:8090/hello/count,即可看到效果。其中的ip需改成自己服务器ip

(3.2) 基于java8构建Java项目

虽然我们可以基于Ubuntu基础镜像，添加任意自己需要的安装包，构建镜像，但是却比较麻烦。所以大多数情况下，我们都可以在一些安装了部分软件的基础镜像上做改造。

例如，构建java项目的镜像，可以在已经准备了JDK的基础镜像基础上构建。

需求：基于java:8-alpine镜像，将一个Java项目构建为镜像

实现思路如下：

① 新建一个空的目录，然后在目录中新建一个文件，命名为Dockerfile
② 拷贝上述资料提供的docker-demo.jar到这个目录中
③ 编写Dockerfile文件：
- a ）基于java:8-alpine作为基础镜像
- b ）将app.jar拷贝到镜像中
- c ）暴露端口
- d ）编写入口ENTRYPOINT
  内容如下：
```
FROM java:8-alpineCOPY ./app.jar /tmp/app.jarEXPOSE 8090ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar
```
④ 使用docker build命令构建镜像

docker build -t javaweb:1.0 .

⑤ 使用docker run创建容器并运行

docker run --name web -p 8090:8090 -d javaweb:1.0

最后访问 http://192.168.150.101:8090/hello/count,即可看到相同效果

五.Docker-Compose

Docker Compose可以基于Compose文件帮我们快速的部署分布式应用，而无需手动一个个创建和运行容器！

(1) 初识

Compose文件是一个文本文件，通过指令定义集群中的每个容器如何运行。可以看做是将多个docker run命令写到一个文件，只是语法稍有差异。

格式如下：

version: "3.8" services:  mysql:    image: mysql:5.7.25    environment:     MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123     volumes:     - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql"     - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf"  web:    build: .    ports:     - "8090:8090"

上面的Compose文件就描述一个项目，其中包含两个容器：

mysql：一个基于mysql:5.7.25镜像构建的容器，并且挂载了两个目录
web：一个基于docker build临时构建的镜像容器，映射端口时8090

DockerCompose的详细语法参考官网：https://docs.docker.com/compose/compose-file/

使用基本类似

(2) 安装

(2.1) 下载

在Linux下使用需要通过命令下载：

# 安装curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.23.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose

(2.2) 修改文件权限

修改文件权限，让其变成可执行文件：

# 修改权限chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

(2.3) Base自动补全命令：

在使用时会有提示

# 补全命令curl -L https://raw.githubusercontent.com/docker/compose/1.29.1/contrib/completion/bash/docker-compose > /etc/bash_completion.d/docker-compose

(3) 部署微服务集群

需求：将资料中的cloud-demo微服务集群利用DockerCompose部署

案例资料：

链接：https://pan.baidu.com/s/1TcEyFHUK645qu09EzdjGYA
提取码：rmho

实现思路：

① 查看资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件

② 修改自己的cloud-demo项目，将数据库、nacos地址都命名为docker-compose中的服务名

③ 使用maven打包工具，将项目中的每个微服务都打包为app.jar

④ 将打包好的app.jar拷贝到cloud-demo中的每一个对应的子目录中

⑤ 将cloud-demo上传至虚拟机，利用 docker-compose up -d 来部署

(3.1) compose文件

查看资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件，而且每个微服务都准备了一个独立的目录：

内容如下：

version: "3.2"services:  nacos:    image: nacos/nacos-server    environment:      MODE: standalone    ports:      - "8848:8848"  mysql:    image: mysql:5.7.25    environment:      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123    volumes:      - "$PWD/mysql/data:/var/lib/mysql"      - "$PWD/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d/"  userservice:    build: ./user-service  orderservice:    build: ./order-service  gateway:    build: ./gateway    ports:      - "10010:10010"

可以看到，其中包含5个service服务：

nacos：作为注册中心和配置中心
- image: nacos/nacos-server：基于nacos/nacos-server镜像构建
- environment：环境变量
  - MODE: standalone：单点模式启动
- ports：端口映射，这里暴露了8848端口
mysql：数据库
- image: mysql:5.7.25：镜像版本是mysql:5.7.25
- environment：环境变量
  - MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123：设置数据库root账户的密码为123
- volumes：数据卷挂载，这里挂载了mysql的data、conf目录，其中有我提前准备好的数据
userservice、orderservice、gateway：都是基于Dockerfile临时构建的

查看mysql目录，可以看到其中已经准备好了cloud_order、cloud_user表：

查看微服务目录，可以看到都包含Dockerfile文件：