Docker镜像、容器数据卷和Dockerfile

Docker镜像

概述

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，它包含运行某个软件所需的所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。

UnionFS（联合文件系统）

UnionFS（联合文件系统）：Union文件系统（UnionFS）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的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite several directories into a single virtual filesystem)。
Union 文件系统是 Docker 镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），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，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样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, bootloader主要是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载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/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载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，比如Ubuntu，Centos等等。

分层的镜像

以pull为例，在下载的过程中我们可以看到docker的镜像好像是在一层一层的在下载

为什么 Docker 镜像要采用这种分层结构呢

最大的一个好处就是：共享资源
比如：有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么宿主机只需在磁盘上保存一份base镜像，同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

特点

Docker镜像都是只读的
当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部
这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”

Docker容器数据卷

产生背景

Docker的理念是

将运用与运行的环境打包形成容器运行，运行可以伴随着容器，但是我们对数据的要求希望是持久化的
容器之间希望有可能共享数据

Docker容器产生的数据，如果不通过docker commit生成新的镜像，使得数据做为镜像的一部分保存下来，
那么当容器删除后，数据自然也就没有了。

为了能保存数据在docker中我们使用卷。

容器数据卷类似于Redis里面的RDB和AOF文件

容器数据卷能干什么

容器的持久化
容器间继承+数据共享

卷就是目录或文件，存在于一个或多个容器中，由docker挂载到容器，但不属于联合文件系统，因此能够绕过Union File System提供一些用于持续存储或共享数据的特性

卷的设计目的就是数据的持久化，完全独立于容器的生存周期，因此Docker不会在容器删除时删除其挂载的数据卷

数据卷的特点

数据卷可在容器之间共享或重用数据
卷中的更改可以直接生效
数据卷中的更改不会包含在镜像的更新中
数据卷的生命周期一直持续到没有容器使用它为止

容器内添加数据卷

方式一：直接命令添加

命令：docker run -it -v /宿主机绝对路径目录:/容器内目录镜像名

查看数据卷是否挂载成功

命令：docker inspect 容器ID

容器和宿主机之间数据共享

容器停止退出后，主机修改后数据是否同步

命令（带权限）

docker run -it -v /宿主机绝对路径目录:/容器内目录:ro 镜像名

方式二：DockerFile添加

（1）根目录下新建mydocker文件夹并进入

（2）可在Dockerfile中使用VOLUME指令来给镜像添加一个或多个数据卷

VOLUME["/dataVolumeContainer","/dataVolumeContainer2","/dataVolumeContainer3"]
说明：
- 出于可移植和分享的考虑，用-v 主机目录:容器目录这种方法不能够直接在Dockerfile中实现。
- 由于宿主机目录是依赖于特定宿主机的，并不能够保证在所有的宿主机上都存在这样的特定目录。

（3）File构建

# volume test
FROM centos
VOLUME ["/dataVolumeContainer1","/dataVolumeContainer2"]
CMD echo "finished,--------success1"
CMD /bin/bash

（4）build后生成镜像

获得一个新镜像zzyy/centos

（5）run容器

（6）通过以上步骤，如何知道容器内的卷目录地址对应的主机目录地址？

（7）主机对应默认地址

特殊说明

Docker挂载主机目录Docker访问出现cannot open directory .: Permission denied

解决办法：在挂载目录后多加一个–privileged=true参数即可

数据卷容器

命名的容器挂载数据卷，其它容器通过挂载这个(父容器)实现数据共享，挂载数据卷的容器，称之为数据卷容器

DockerFile解析

是什么

Dockerfile是用来构建Docker镜像的构建文件，是由一系列命令和参数构成的脚本
构建三步骤

构建后文件的样式，以CentOS为例（https://hub.docker.com/_/centos/）

DockerFile构建过程解析

Docker内容基础知识

每条保留字指令都必须为大写字母且后面要跟随至少一个参数
指令按照从上到下，顺序执行
#表示注释
每条指令都会创建一个新的镜像层，并对镜像进行提交

Docker执行Dockerfile的大致流程

docker从基础镜像运行一个容器
执行一条指令并对容器做出修改
执行类似docker commit的操作提交一个新的镜像层
docker再基于刚提交的镜像运行一个新容器
执行dockerfile中的下一条指令直到所有指令都执行完成

小结

从应用软件的角度来看，Dockerfile、Docker镜像与Docker容器分别代表软件的三个不同阶段，

Dockerfile是软件的原材料
Docker镜像是软件的交付品
Docker容器则可以认为是软件的运行态。

Dockerfile面向开发，Docker镜像成为交付标准，Docker容器则涉及部署与运维，三者缺一不可，合力充当Docker体系的基石。

Dockerfile，需要定义一个Dockerfile，Dockerfile定义了进程需要的一切东西。Dockerfile涉及的内容包括执行代码或者是文件、环境变量、依赖包、运行时环境、动态链接库、操作系统的发行版、服务进程和内核进程(当应用进程需要和系统服务和内核进程打交道，这时需要考虑如何设计namespace的权限控制)等
Docker镜像，在用Dockerfile定义一个文件之后，docker build时会产生一个Docker镜像，当运行 Docker镜像时，会真正开始提供服务
Docker容器，容器是直接提供服务的

Docker体系结构（保留字指令）

关键字	说明
FROM	基础镜像，当前新镜像是基于哪个镜像的
MAINTAINER	镜像维护者的姓名和邮箱地址
RUN	容器构建时需要运行的命令
EXPOSE	当前容器对外暴露出的端口
WORKDIR	指定在创建容器后，终端默认登陆的进来工作目录，一个落脚点
ENV	用来在构建镜像过程中设置环境变量
ADD	将宿主机目录下的文件拷贝进镜像且ADD命令会自动处理URL和解压tar压缩包
COPY	类似ADD，拷贝文件和目录到镜像中将从构建上下文目录中<源路径>的文件/目录复制到新的一层的镜像内的<目标路径>位置
VOLUME	容器数据卷，用于数据保存和持久化工作
CMD	1.指定一个容器启动时要运行的命令 2.Dockerfile中可以有多个CMD指令，但只有最后一个生效，CMD会被docker run之后的参数替换
ENTRYPOINT	1.指定一个容器启动时要运行的命令 2.ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样，都是在指定容器启动程序及参数
ONBUILD	当构建一个被集成的Dockerfile时运行命令，父镜像在被子继承后父镜像的onbuild被触发

ENV指令

ENV MY_PATH /usr/mytest
这个环境变量可以在后续的任何RUN指令中使用，这就如同在命令前面指定了环境变量前缀一样
也可以在其它指令中直接使用这些环境变量，比如：WORKDIR $MY_PATH

COPY指令

COPY src dest
COPY [“src”,“dest”]

CMD容器启动指令

CMD指令的格式和RUN相似，也是两种格式：
- shell 格式：CMD <命令>
- exec 格式：CMD [“可执行文件”，“参数1”，“参数2”……]
- 参数列表格式：CMD[“参数1”，”参数2“……]，在指定了ENTRYPOINT指令后，用CMD指定具体的参数

ONBUILD指令

小结

BUILD	Both	RUN
FROM	WORKDIR	CMD
MAINTAINER	USER	ENV
COPY		EXPOSE
ADD		VOLUME
RUN		ENTRYPOINT
ONBUILD
.dockerignore

演示案例

Base镜像（scratch）

Docker Hub 中 99% 的镜像都是通过在 base 镜像中安装和配置需要的软件构建出来的

自定义镜像mycentos

1.编写

（1）Hub默认的CentOS镜像是什么情况

（2）自定义mycentos目的使我们自己的镜像具备如下：

登陆后的默认路径
vim编辑器
查看网络配置ifconfig支持

（3）准备编写Dockerfile文件

（4）myCentOS内容Dockerfile

FROM centos
MAINTAINER zzyy<zzyy167@126.com>ENV MYPATH /usr/local
WORKDIR $MYPATHRUN yum -y install vim
RUN yum -y install net-toolsEXPOSE 80CMD echo $MYPATH
CMD echo "success--------------ok"
CMD /bin/bash

2.构建

docker build -t 新镜像名字：TAG .
会看到 docker build 命令最后有一个 . ( . 表示当前目录)

3.运行

docker run -it 新镜像名字:TAG

可以看到，自己的新镜像已经支持vim/ifconfig命令，扩展成功了

4.列出镜像的变更历史

docker history 镜像名

CMD/ENTRYPOINT镜像案例

都是指定一个容器启动时要运行的命令

CMD

Dockerfile 中可以有多个 CMD 指令，但只有最后一个生效，CMD 会被 docker run 之后的参数替换
示例：以tomcat演示docker run -it 8888:8080 tomcat ls -l

ENTRYPOINT

docker run 之后的参数会被当做参数传递给 ENTRYPOINT，之后形成新的命令组合

演示示例

制作CMD版可以查询IP信息的容器

FROM centos
RUN yum install -y curl
CMD [ "curl", "-s", "http://ip.cn" ]

===curl命令解释=

curl命令可以用来执行下载、发送各种HTTP请求，指定HTTP头部等操作。

如果系统没有curl可以使用yum install curl安装，也可以下载安装。

curl是将下载文件输出到stdout

使用命令：curl http://www.baidu.com

执行后，www.baidu.com的html就会显示在屏幕上了

这是最简单的使用方法。用这个命令获得了http://curl.haxx.se指向的页面，同样，如果这里的URL指向的是一个文件或者一幅图都可以直接下载到本地。如果下载的是HTML文档，那么缺省的将只显示文件头部，即HTML文档的header。要全部显示，请加参数 -i

自定义镜像Tomcat9

（1）创建目录，并在该目录下touch.txt

mkdir -p /zzyyuse/mydockerfile/tomcat9

（2）将JDK和tomcat安装的压缩包拷贝进上一步目录

apache-tomcat-9.0.8.tar.gz
jdk-8u171-linux-x64.tar.gz

（3）在zzyyuse/mydockerfile/tomcat9目录下新建Dockerfile文件

FROM centos
MAINTAINER    zzyy<zzyybs@126.com>
#把宿主机当前上下文的c.txt拷贝到容器/usr/local/路径下
COPY c.txt /usr/local/cincontainer.txt
#把java与tomcat添加到容器中
ADD jdk-8u171-linux-x64.tar.gz /usr/local/
ADD apache-tomcat-9.0.8.tar.gz /usr/local/
#安装vim编辑器
RUN yum -y install vim
#设置工作访问时候的WORKDIR路径，登录落脚点
ENV MYPATH /usr/local
WORKDIR $MYPATH
#配置java与tomcat环境变量
ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.8.0_171
ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
ENV CATALINA_HOME /usr/local/apache-tomcat-9.0.8
ENV CATALINA_BASE /usr/local/apache-tomcat-9.0.8
ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$CATALINA_HOME/lib:$CATALINA_HOME/bin
#容器运行时监听的端口
EXPOSE  8080
#启动时运行tomcat
# ENTRYPOINT ["/usr/local/apache-tomcat-9.0.8/bin/startup.sh" ]
# CMD ["/usr/local/apache-tomcat-9.0.8/bin/catalina.sh","run"]
CMD /usr/local/apache-tomcat-9.0.8/bin/startup.sh && tail -F /usr/local/apache-tomcat-9.0.8/bin/logs/catalina.out

（4）构建

构建完成

（5）run

docker run -d -p 9080:8080 --name myt9 -v /zzyyuse/mydockerfile/tomcat9/test:/usr/local/apache-tomcat-9.0.8/webapps/test -v /zzyyuse/mydockerfile/tomcat9/tomcat9logs/:/usr/local/apache-tomcat-9.0.8/logs --privileged=true zzyytomcat9

（6）验证

（7）结合上述的容器卷将测试的web服务test发布

总体概述

web.xml文件

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a.jsp

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<html><head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8"><title>Insert title here</title></head><body>-----------welcome------------<%="i am in docker tomcat self "%><br><br><% System.out.println("=============docker tomcat self");%></body>
</html>

测试

小结