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[[category:Docker]]

== 环境配置的难题 ==
软件开发最大的麻烦事之一，就是环境配置：
: 用户必须保证两件事：操作系统的设置，各种库和组件的安装。只有它们都正确，软件才能运行。


通常在新旧模块整合，测试代码、运行代码的发布时，都需要花费大量的时间精力用于环境配置。经常遇到的问题就是相同的代码，更换到不同的环境中却不能运行。而如果新旧模块的环境不兼容，那就意味着更大的麻烦。


总而言之，为了避免在开发过程中过多地关注于系统环境配置，就需要一种能够将开发、测试、运行的环境进行发布共享的方式。

=== 虚拟机 ===
虚拟机（virtual machine）就是一种模拟软件（系统）环境的解决方案：
: 它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统，而应用程序对此毫无感知。
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。


常用的虚拟机：VMWare、VirtualBox等；


但虚拟机的缺点让它不可能成为开发环境的解决方案：
* 资源占用多：
*: 虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间；且用于虚拟机运行的资源往往远大于应用所实际使用的资源。
* 冗余步骤多：
*: 虚拟机是完整的操作系统，相当内容是应用不需要；且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：
*: 由于是真实的操作系统，启动过程等同于操作系统，这对于应用环境是相当累赘的。

=== 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。


Linux 容器相对于虚拟机的优势：
* 资源占用少：
*: 容器只占用需要的资源，且多个容器可以共享资源。
* 体积小：
*: 只要包含用到的组件。
* 启动快：
*: 容器中的应用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。
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 ==
Docker 属于 '''Linux 容器的一种封装'''，提供简单易用的容器使用接口：
: 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。
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 是目前最流行的 Linux 容器解决方案。


用途：
# 提供一次性的环境：
#: 比如，本地测试他人的软件、持续集成的时候提供单元测试和构建的环境。
# 提供弹性的云服务：
#: 因为 Docker 容器可以随开随关，很适合动态扩容和缩容。
# 组建微服务架构：
#: 通过多个容器，一台机器可以跑多个服务，因此在本机就可以模拟出微服务架构。

== 基础概念 ==
=== image 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 本质是'''二进制文件'''，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。


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。
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 是最重要、最常用的 image 仓库。


相关命令：
<syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
# 列出本机的所有 image 文件。
$ docker image ls

# 删除 image 文件
$ docker image rm [imageName]
</syntaxhighlight>

=== 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'''。


* 一旦容器生成，就会同时存在两个文件： 
*# image 文件，
*# 容器文件。
* 关闭容器并不会删除容器文件。


相关命令：
<syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
# 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

# 删除已停止的容器文件
$ docker container rm [containerID]
</syntaxhighlight>

=== Dockerfile  ===
Dockerfile 是一个'''文本文件'''，用来配置 image。
: 即：'''Docker 根据 Dockerfile 文件生成二进制的 image 文件'''。

== 制作 Docker 容器 ==
以 koa-demos 项目为例，介绍怎么写 Dockerfile 文件，实现让用户在 Docker 容器里面运行 Koa 框架：

* 准备：下载源码
*: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ git clone https://github.com/ruanyf/koa-demos.git
$ cd koa-demos
</syntaxhighlight>

=== 编写 Dockerfile 文件 ===
# '''dockerignore'''：
#: 在项目的根目录下，新建一个文本文件 '''.dockerignore'''，写入以下内容：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
.git
node_modules
npm-debug.log
</syntaxhighlight>
#: 说明：
#* 排除以上三个路径，不要打包进入 image 文件。
#** 如果没有路径要排除，可以不建此文件。
# '''Dockerfile'''：
#: 在项目的根目录下，新建一个文本文件 Dockerfile，写入以下内容：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
FROM node:8.4
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN npm install --registry=https://registry.npm.taobao.org
EXPOSE 3000
</syntaxhighlight>
#: 说明：
#* “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 ===
# '''docker image build'''：
#: 有了 Dockerfile 文件以后，就可以使用该命令创建 image 文件了：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker image build -t koa-demo .
# 或者
$ docker image build -t koa-demo:0.0.1 .
</syntaxhighlight>
#: 说明：
#* “-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；
#* 最后的点“.”：表示 Dockerfile 文件所在的路径是当前路径。
# '''查看本地镜像'''：
#: 如果运行成功，就可以看到新生成的 image 文件 koa-demo 了：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker image ls
</syntaxhighlight>

=== 生成容器 ===
# '''docker container run'''：
#: 该命令会从 image 文件生成容器：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ 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
</syntaxhighlight>
#: 说明：
#* “-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（容器内部的 Shell 提示符）：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
root@66d80f4aaf1e:/app#
</syntaxhighlight>
# 执行下面的命令：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
root@66d80f4aaf1e:/app# node demos/01.js
</syntaxhighlight>
#: 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 没有写路由。


如上，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）。


停止容器：
# Ctrl + c 停止 Node 进程，然后按下 Ctrl + d （或者输入 exit）退出容器：
#* 也可以用 docker container kill 终止容器运行：
#*: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
# 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 [containerID]
</syntaxhighlight>
删除容器文件：
# 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：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
# 查出容器的 ID
$ docker container ls --all

# 删除指定的容器文件
$ docker container rm [containerID]
</syntaxhighlight>
#* 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。
#*: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker container run --rm -p 8000:3000 -it koa-demo /bin/bash
</syntaxhighlight>

=== CMD 命令 ===
上一节的例子里面，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：
: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
FROM node:8.4
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN npm install --registry=https://registry.npm.taobao.org
EXPOSE 3000
CMD node demos/01.js
</syntaxhighlight>
: 说明：“CMD node demos/01.js”表示容器启动后自动执行“node demos/01.js”；
现在，启动容器可以使用下面的命令：
<syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker container run --rm -p 8000:3000 -it koa-demo:0.0.1
</syntaxhighlight>


'''RUN 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。
* 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。

=== 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 hub.docker.com 或 cloud.docker.com 注册一个账户。
# 用以下命令登录：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker login
</syntaxhighlight>
# 为本地的 image 标注用户名和版本：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker image tag [imageName] [username]/[repository]:[tag]
# 实例
$ docker image tag koa-demos:0.0.1 ruanyf/koa-demos:0.0.1
</syntaxhighlight>
#* 也可以不标注用户名，重新构建一下 image 文件：
#*: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker image build -t [username]/[repository]:[tag] .
</syntaxhighlight>
# 发布 image 文件：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker image push [username]/[repository]:[tag]
</syntaxhighlight>

发布成功以后，登录 hub.docker.com 或 cloud.docker.com，就可以看到已经发布的 image 文件。

== 常用命令 ==
除以上使用到的命令以外，还有几个 Docker 常用的命令：
# '''docker container start'''：
#: 前面的 docker container run 命令是新建容器，每运行一次，就会新建一个容器。同样的命令运行两次，就会生成两个一模一样的容器文件。如果希望重复使用容器，就要使用 docker container start 命令，它用来'''启动已经生成、已经停止运行的容器文件'''。
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker container start [containerID]
</syntaxhighlight>
# '''docker container stop'''：
#: 前面的 docker container kill 命令终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 SIGKILL 信号。而 docker container stop 命令也是用来终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 '''SIGTERM''' 信号，然后过一段时间再发出 '''SIGKILL''' 信号。
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker container stop [containerID]
</syntaxhighlight>
#*  这两个信号的差别是，应用程序收到 SIGTERM 信号以后，可以自行进行收尾清理工作，但也可以不理会这个信号。如果收到 SIGKILL 信号，就会强行立即终止，那些正在进行中的操作会全部丢失。
# '''docker container logs'''：
#: docker container logs 命令用来查看 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。
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker container logs [containerID]
</syntaxhighlight>
# '''docker container exec'''：
#: docker container exec 命令用于'''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。
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker container exec -it [containerID] /bin/bash
</syntaxhighlight>
# '''docker container cp'''：
#: docker container cp 命令用于从'''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：
#: <syntaxhighlight lang="bash" highlight="">
$ docker container cp [containID]:[/path/to/file] .
</syntaxhighlight>