Docker 学习笔记

为什么用Docker

一些概念：

1. 镜像（Image）：可以将镜像视为软件打包的模板。
1. 功能：镜像是一个只读的文件，其中包含了运行应用程序所需的一切，包括代码、运行时环境、依赖项和配置。

2. 容器（Container）：容器是基于镜像创建的一个运行实例。
1. 工能：可以将容器视为镜像的运行时进程，它是一个隔离的环境，其中可以运行应用程序和服务。
2. 特性：每个容器都具有自己的文件系统、网络和进程空间，可以独立运行应用程序。
📌
镜像和容器关系的例子： 1. 莎士比亚心中的哈姆雷特就像是一个镜像，观众在看了这个戏剧之后，在自己心中就有了一个哈姆雷特，观众心中的哈姆雷特就是容器。 2. Python 中类和实例的关系，类是一个模板，实例是类的具体实现。

3. 仓库（Repository）：仓库是用于存储和组织镜像的地方。Docker Registry服务器专门用来存放仓库，一个 Docker Registry 中可以包含多个 仓库；每个仓库可以包含多个 标签；每个标签对应一个镜像。
通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。

Docker安装

版本选择

• 在有图形界面的系统中（Windows 或 macOS等），推荐使用：Docker Desktop；它集成 Docker Engine、Docker CLI、Docker Compose、Kubernetes（可选），以及一个图形化界面，适合 Windows 和 macOS 用户。

• 在没有图形界面的系统中（Linux），推荐使用：Docker Engine；
• Docker CE（Community Edition，社区版）：开源免费
• Docker EE（Enterprise Edition，企业版，现已并入 Mirantis）：商业付费

仓库安装

卸载旧的可能有冲突的包

for pkg in docker.io docker-doc docker-compose docker-compose-v2 podman-docker containerd runc; do sudo apt-get remove $pkg; done

# 卸载 Docker Engine、CLI、containerd 和 Docker Compose 软件包：
sudo apt-get purge docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin docker-ce-rootless-extras

# 手动删除任何已编辑的配置文件
sudo rm -rf /var/lib/docker
sudo rm -rf /var/lib/containerd

仓库配置

# 更新软件包列表
sudo apt-get update

# 安装必要的证书和工具：ca-certificates：提供系统用来验证 SSL 证书的证书；curl：用于从网络上下载文件的工具。
sudo apt-get install ca-certificates curl

# 创建目录以存储 GPG 密钥，-m 0755 设置目录权限，以便所有用户可以读取和进入该目录，但只有目录所有者可以修改。
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings

# 下载 Docker 的官方 GPG 密钥
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
# -fsSL 参数的含义：
#    -f：在下载过程中遇到错误时，curl 会失败。
#    -s：以静默模式运行，避免输出进度信息。
#    -S：即使在静默模式下，也显示错误信息。
#    -L：如果遇到重定向，则跟随重定向。

# 设置密钥的权限，a+r 表示所有用户都可以读取
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc


# 添加 Docker 存储库到 APT 源
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
# $(dpkg --print-architecture)：获取当前系统的架构（如 amd64）。
# $(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME")：获取当前 Ubuntu 版本的代号（如 jammy）。
# signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc：指定用于验证存储库签名的 GPG 密钥路径。
# 将生成的内容通过 echo 输出并通过 tee 命令写入到 /etc/apt/sources.list.d/docker.list 文件中。> /dev/null 确保 tee 命令的输出不会显示在终端上。

# 更新软件包列表
sudo apt-get update

安装Docker

# 直接安装最新版本
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin


# 列出所有可用版本
apt-cache madison docker-ce | awk '{ print $3 }'

# 设置版本进行安装
VERSION_STRING=5:20.10.24~3-0~ubuntu-jammy
sudo apt-get install docker-ce=$VERSION_STRING docker-ce-cli=$VERSION_STRING containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

验证Docker

sudo docker run hello-world

安装包安装

实操查找版本

1. 进入：https://download.docker.com/linux/ubuntu/ 这个网址，包含目录如下：
• dists/：
• 这是 Docker APT 存储库的核心目录，包含了不同的 Ubuntu 版本和架构的文件包。
• 进入 dists/ 目录后，你会看到各个 Ubuntu 发行版的名称，如 bionic/（Ubuntu 18.04）、focal/（Ubuntu 20.04）、jammy/（Ubuntu 22.04）等。
• 进一步进入每个发行版的目录，可以看到 stable/、test/ 等子目录，这些目录中包含了对应版本的 Docker Engine 及其相关组件的安装包。
• gpg ：
• 包含 Docker APT 仓库的 GPG 密钥，用于验证从这个仓库下载的软件包的真实性和完整性。安装 Docker 时，通常需要添加这个 GPG 密钥到系统中。

2. 进入对应的系统（我的是jammy/（Ubuntu 22.04）），进入：https://download.docker.com/linux/ubuntu/dists/jammy/ 之后，目录包含如下
• stable/、test/、nightly/:
• 这些是 Docker 的不同发布渠道（release channel）。每个目录中包含不同类型的 Docker 软件包。
• stable/：包含稳定版本的 Docker 软件包，适合生产环境使用。
• test/：包含测试版的 Docker 软件包，用于开发者在发布正式版本之前测试新功能。
• nightly/：包含每日构建版本，提供最新的功能和更新，但可能不稳定，仅用于实验和测试。
• 通常，建议使用 stable/ 版本，因为它是经过充分测试和验证的。
• Release、InRelease、Release.gpg:
• Release：描述该发行版中可用软件包的元数据文件，包含每个软件包的版本信息、依赖关系等。
• InRelease：包含了 Release 文件的内容以及其 GPG 签名，提供了一种验证文件完整性和真实性的方式。
• Release.gpg：是对 Release 文件的独立 GPG 签名，用于确认文件的完整性和来源。
• pool/：
• 该目录包含了所有 Docker 包文件的实际存放位置，按软件包的名称进行组织。
• 包括 docker-ce（Docker 社区版）、containerd.io（容器运行时）等。
• 这些 .deb 文件可以直接下载，用于在没有网络连接的情况下进行离线安装。

3. 进入pool/目录，选择稳定版stable/， 然后选择系统架构类型
• amd64/：用于 64 位架构的包文件（也称为 x86_64 架构）。
• arm64/：用于 ARM 架构的包文件。
• s390x/：用于 IBM 系统 z 架构的包文件。

4. 我Ubuntu是安装在Mac M1电脑上的，所以选择arm64/架构，进去之后包含以下类型文件：
• containerd.io（必须）：容器运行时，这是 Docker 引擎所依赖的组件。
• docker-ce（必须）：Docker 社区版的核心包，即 Docker 引擎。
• docker-ce-cli（必须）：Docker 命令行工具。
• docker-compose-plugin（可选-推荐） ：：用于多容器管理的插件。
• docker-buildx-plugin （可选-推荐）：用于多平台构建的插件。
• docker-ce-rootless-extras （可选）：用于支持 无特权（rootless）模式 的 Docker 运行。

选择合适的版本

• 推荐版本：20.10…

• 兼容性：选择与其他软件包兼容的版本。例如，docker-ce、docker-ce-cli 和 containerd.io 通常需要保持版本兼容。如果选择 docker-ce 的最新版本，也要选择与之匹配的 docker-ce-cli 和 containerd.io 版本。

开始安装

# 创建一个目录来存放下载的包
mkdir -p ~/docker_install && cd ~/docker_install

# 下载 Docker CE、CLI、containerd 和 Docker Compose 插件（根据需要）
wget https://download.docker.com/linux/ubuntu/dists/focal/pool/stable/amd64/docker-ce_<version>_amd64.deb
wget https://download.docker.com/linux/ubuntu/dists/focal/pool/stable/amd64/docker-ce-cli_<version>_amd64.deb
wget https://download.docker.com/linux/ubuntu/dists/focal/pool/stable/amd64/containerd.io_<version>_amd64.deb
wget https://download.docker.com/linux/ubuntu/dists/focal/pool/stable/amd64/docker-buildx-plugin_<version>_amd64.deb
wget https://download.docker.com/linux/ubuntu/dists/focal/pool/stable/amd64/docker-compose-plugin_<version>_amd64.deb

# 注意： 请将 <version> 替换为要下载的具体版本号。您可以在 Docker 官方下载页面上找到这些版本，并替换相应的链接。

sudo dpkg -i *.deb

# 或者执行：
sudo dpkg -i ./containerd.io_<version>_<arch>.deb \
  ./docker-ce_<version>_<arch>.deb \
  ./docker-ce-cli_<version>_<arch>.deb \
  ./docker-buildx-plugin_<version>_<arch>.deb \
  ./docker-compose-plugin_<version>_<arch>.deb

sudo apt-get install -f

sudo dpkg -i *.deb

sudo service docker start
docker --version
sudo docker run hello-world

sudo systemctl start docker
sudo systemctl status docker
sudo systemctl enable docker

遇到问题

1. 运行测试镜像：sudo docker run hello-world

2. 报错：

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
docker: Error response from daemon: Get "https://registry-1.docker.io/v2/": net/http: request canceled while waiting for connection (Client.Timeout exceeded while awaiting headers).
See 'docker run --help'.

3. 原因：网络不能访问docker 的镜像源

4. 方案1：配置国内镜像源
• 更改或新增配置文件：vim /etc/docker/daemon.json

{
  "registry-mirrors": [
    "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn",
    "https://registry.docker-cn.com",
    "https://hub-mirror.c.163.com",
    "https://mirror.iscas.ac.cn"
  ]
}

• 重启服务：service docker restart
• 检查镜像源：docker info|grep Mirrors -A 5 ——匹配到 "Mirrors" 的行后，再额外显示匹配行后面的 5 行内容（-A 表示 "After"）

5. 方案2：去阿里云官方申请了镜像地址也加速失败
• https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors

6. 结果：更新完之后发现还是不行，网上一搜才知道是很多镜像源已经停止服务了（放弃）

启动设置

# 单次启动
sudo systemctl start docker

# 重载配置文件
sudo systemctl daemon-reload

# 重启docker（二选一）
sudo systemctl restart docker
service docker restart

# 设置开机启动docker
sudo systemctl enable docker

# 查看docker状态
sudo systemctl status docker

镜像操作

docker search python                       # 搜索镜像（如果配置了镜像源，那么就是在镜像源内搜索）
# 也可以去官方找：https://hub.docker.com/_/python/tags

docker pull (镜像ID | 镜像名[:标签])         # 拉取镜像（不指定标签则拉取最新版本的）
docker pull python:3.9-alpine3.20          # 拉取指定版本的镜像

docker images                              # 查看本地镜像列表
# 查看镜像列表（顶层镜像）
# 结果包含了仓库名、标签、镜像ID、创建时间以及所占用的空间（这里显示的是解压后的大小，Docker Hub 中显示的是压缩体积）
docker image ls
REPOSITORY    TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
hello-world   latest    ee301c921b8a   7 months ago   9.14kB

# 查看所有镜像（包括中间镜像）
# 相同的层只会存一份，中间镜像是其他镜像的依赖，通常没必要删除
docker image ls -a                    
# 根据仓库名列出不同标签的镜像
docker image ls ubuntu                
# 指定仓库名和标签查看镜像
docker image ls ubuntu:18.04          
# 增加列出镜像摘要
docker image ls --digests             
# 根据条件筛选镜像，列出 mongo:3.2 以后的版本
docker image ls -f since=mongo:3.2    
# 根据条件筛选镜像，列出 mongo:3.2 之前的版本
docker image ls -f before=mongo:3.2   
# 查看虚悬镜像（由于新建和新拉取的镜像与已有的镜像同名，旧镜像的名称和标签会变为 <none>，成为虚悬镜像）
docker image ls -f dangling=true      
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
<none>              <none>              00285df0df87        5 days ago          342 MB
# 删除虚悬镜像
docker image prune                    


# 查看 Docker 系统的磁盘使用情况，包括镜像、容器、数据卷所占用的空间，返回类型、数量、大小、百分比等
docker system df
TYPE                TOTAL               ACTIVE              SIZE                RECLAIMABLE
Images              24                  0                   1.992GB             1.992GB (100%)
Containers          1                   0                   62.82MB             62.82MB (100%)
Local Volumes       9                   0                   652.2MB             652.2MB (100%)
Build Cache                                                 0B                  0B

# 删除镜像
docker rmi [选项] <镜像1> [<镜像2> ...]
docker image rm [选项] <镜像1> [<镜像2> ...]                 
# <镜像> 可以是镜像短 ID、镜像长 ID、镜像名或者镜像摘要（默认列出的是短 ID）
# 有些删除操作可能有 Untagged 提示，说明是取消了镜像的标签，因为除了当前要删除的标签，可能还有其他标签指向这个镜像；也可能某个其他镜像正依赖于当前镜像的某一层；或者有用这个镜像启动的容器存在（即使容器没有运行）
# 所以并非所有的 docker image rm 都会真正删除镜像，有可能仅仅是取消某个标签
docker image rm <镜像>@<镜像摘要>                            # 根据镜像摘要删除
docker image rm $(docker image ls -q redis)                 # 根据条件查询删除
docker image rm $(docker image ls -q -f before=mongo:3.2)   # 根据条件查询删除

# 查看镜像历史
docker history nginx:v2

容器操作

docker run --help
docker run (镜像ID | 镜像名[:标签])
docker run nginx:1.2.6                                    # 启动镜像（启动之后就称为容器）
docker run -d --name mynginx -p 88:80 nginx               # -d：后台运行；--name：指定容器名称；-p：端口映射，第一个是服务器端口，第二个是容器端口
docker run -d -p 80:80 -v /app/nghtml:/user/shar/nginx/html --name app1 -- restart always nginx    
# -d：后台运行；
# -p 80:80：端口映射，第一个是服务器端口，第二个是容器端口
# --name app1：指定容器名称；
# -v /app/nghtml:/user/shar/nginx/html：目录挂载（挂载就像外接U盘）；第一个是服务器目录，第二个是容器目录；挂载之后服务就会以服务器目录为准，如果其中没有内容就会报错，需要将内容迁移到挂载目录
# -- restart always：docker服务启动后自动启动容器


docker ps                                                 # 查看运行中的容器
docker ps -a                                              # 查看所有的容器（包括已经停止的）
docker ps -aq                                             # 查看所有的容器 —— 只输出容器id


docker stop (容器id | 容器名)
docker start (容器id | 容器名)
docker restart (容器id | 容器名)
docker stats (容器id | 容器名)                               # 查看容器占用资源
docker logs (容器id | 容器名)                                # 查看容器日志
docker rm (容器id | 容器名)                                  # 删除容器，需要先停止容器
docker rm -f (容器id | 容器名)                               # 删除容器，运行中的也能删除
docker rm -f $(docker ps -aq)                               # 删除所有容器


docker exec -it 容器id 或 容器名 /bin/bash                  # 进入容器；-it：以交互模式进入；/bin/bash：在容器内提供一个交互式的终端环境
exit                                                      # 退出容器，回到服务器

• 检查本地是否存在指定的镜像，不存在就从 registry 下载

• 利用镜像创建并启动一个容器

• 分配一个文件系统，并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层

• 从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去

• 从地址池配置一个 ip 地址给容器

• 执行用户指定的应用程序

• 执行完毕后容器被终止

打包分享

文件形式分享

docker commit -m "更新了一些东西" (容器id | 容器名) [镜像名[:标签]]         # 将容器打包成镜像（会自动生成镜像ID）
docker commit -m "更新了一些东西" mynginx mynginx:v1.0                  # 将容器打包成镜像（会自动生成镜像ID）
docker commit [选项] <容器ID或容器名> [<仓库名>[:<标签>]]
docker commit -m "Added python setuptool pip numpy" -a "wangxiaolei" 0c28c802c5e6 mycentos:mydev
# -m 是修改信息；-a 是作者信息；-a 和 -m 都可以省略；这里的仓库名其实就是镜像名


docker save -o 文件名 (镜像ID | 镜像名[:标签])                           # 将镜像保存成文件（一般是tar文件）
docker save -o mynginx.tar mynginx:v1.0                              # 将镜像保存成文件（最终生成mynginx.tar文件）

# 文件传输之后
docker load -i mynginx.tar                                           # 加载文件为镜像

线上形式分享

docker login                                   # 登陆docker-hub（输入账号密码）


docker tag mynginx:v1.0 anjhon/mynginx:v1.0    # 创建一个新名称的镜像（docker-hub上要求镜像名是用户名+镜像名）这个镜像是应用了原来的镜像的

docker push anjhon/mynginx:v1.0                # 推送镜像到docker-hub

Docker存储

• 修改数据需要先进入容器内部，操作繁琐

• 容器崩溃后数据丢失

目录挂载

docker run -d -p 80:80 -v /app/nghtml:/user/shar/nginx/html --name app1 nginx

# -v：目录挂载（挂载就像外接U盘）；第一个是服务器目录，第二个是容器目录；挂载之后服务就会以服务器目录为准，如果其中没有内容就会报错，需要将内容迁移到挂载目录

卷映射

docker run -d -p 88:80 -v /app/nghtml:/user/shar/nginx/html -v ngconfig:/etc/nginx --name app2 nginx
 
 # 第一个-v是挂载目录，他需要提供 ——> 服务器路径：容器路径
 # 第二个-v是卷映射，它需要提供 ——> 卷名：容器路径
 # 这个命令会在服务器的：/var/lib/docker/volumes/ 文件夹中生成一个同名的卷，其中有一个_data文件夹包含了容器文件夹中的内容，在这里修改文件内容，容器内部也会发生变化
 
 
docker volume ls               # 查看所有的卷
docker volume inspect 卷名      # 查看卷的详情（包含卷的位置） 

# 旧容器崩溃后，运行新的容器时可以直接将卷和挂载目录配置到新容器，这时数据用的还是旧容器的数据

docker run -d -p 89:80 -v /app/nghtml:/user/shar/nginx/html -v ngconfig:/etc/nginx --name app3 nginx

Docker 网络

docker run -d -p 88:80 --name app1 nginx
docker run -d -p 99:80 --name app2 nginx

docker container inspect app1       # 查看容器app1的信息，能看到他的局域网IP地址
docker container inspect app2       # 查看容器app2的信息，能看到他的局域网IP地址

# 在app1容器内访问app2
docker exec -it app1 /bin/bash
curl http://172.17.0.3:80

docker network create mynet     # 创建自定义网络
docker network ls               # 查看所有网络

docker run -d -p 88:80 --name app1 --network mynet nginx          # 启动容器并加入自定义网络
docker run -d -p 88:80 --name app2 --network mynet nginx

docker container inspect app1       # 查看容器app1的信息，能看到他的局域网IP地址
docker container inspect app2       # 查看容器app2的信息，能看到他的局域网IP地址

# 在app1容器内访问app2
docker exec -it app1 /bin/bash
curl http://app2:80

Docker Compose

命令式启动

#创建网络
docker network create blog

#启动mysql
docker run -d -p 3306:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-e MYSQL_DATABASE=wordpress \
-v mysql-data:/var/lib/mysql \
-v /app/myconf:/etc/mysql/conf.d \
--restart always --name mysql \
--network blog \
mysql:8.0

#启动wordpress
docker run -d -p 8080:80 \
-e WORDPRESS_DB_HOST=mysql \
-e WORDPRESS_DB_USER=root \
-e WORDPRESS_DB_PASSWORD=123456 \
-e WORDPRESS_DB_NAME=wordpress \
-v wordpress:/var/www/html \
--restart always --name wordpress-app \
--network blog \
wordpress:latest

Compose启动

compose.yaml配置文件的编写

name: myblog
services:
  mysql:
    container_name: mysql
    image: mysql:8.0
    ports:
      - "3306:3306"
    environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456
      - MYSQL_DATABASE=wordpress
    volumes:
      - mysql-data:/var/lib/mysql
      - /app/myconf:/etc/mysql/conf.d
    restart: always
    networks:
      - blog

  wordpress:
    image: wordpress
    ports:
      - "8080:80"
    environment:
      WORDPRESS_DB_HOST: mysql
      WORDPRESS_DB_USER: root
      WORDPRESS_DB_PASSWORD: 123456
      WORDPRESS_DB_NAME: wordpress
    volumes:
      - wordpress:/var/www/html
    restart: always
    networks:
      - blog
    depends_on:
      - mysql

volumes:
  mysql-data:
  wordpress:

networks:
  blog:

compose批量启动

docker compose up -d                                           # up表示上线（第一次启动），-d：后台运行

docker compose -f compose.yaml up -d                           # 修改了配置文件，对其进行更新（只会重启修改过的容器）

docker compose -f compose.yaml down                            # 下线（移除）容器，【会保留卷】
docker compose -f compose.yaml down --rmi -v                   # 下线（移除）容器；--rmi：同时删除容器对应的镜像；-v：同时删除容器映射的卷

# -f：使用指定文件来构建，不写-f则默认使用Dockerfile文件

Dockerfile

Dockerfile文件

# 选择基础镜像
FROM python:3.9

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制当前目录的内容到容器中的 /app 目录
COPY . /app

# 安装所需的 Python 包
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 指定容器启动时运行的命令
CMD ["python", "app.py"]

构建镜像

docker build -f Dockerfile -t myapp:v1.0 .
docker build -f Dockerfile -t rec_deploy:v1.0 .

# -f：使用指定文件来构建，不写-f则默认使用Dockerfile文件
# -t：my_python_app：指定镜像的名称为 my_python_app。
# .：表示上下文路径，即 Dockerfile 所在目录。

实操

推荐连接

1. 官方文档

2. DockerHub

3. Docker一从入门到实践

4. 使用Docker安装配置Jupyter并配置R语言与Python环境

5. docker desktop ubuntu镜像_基于docker的python数据挖掘环境搭建（Jupyter notebook））