Docker相关的概念
1.1 虚拟机和容器
借助于VMWare等软件，可以在一台计算机上创建多个虚拟机，每个虚拟机都拥有独立的操作系统，可以各自独立的运行程序。这种分身术虽然隔离度高（操作系统级），使用方便（类似物理机），但占用存储资源多（GB级）、启动速度慢（分钟级）的缺点也是显而易见的。
相较于虚拟机，容器（Container）是一种轻量型的虚拟化技术，它虚拟的是最简运行环境（类似于沙盒）而非操作系统，启动速度快（秒级）、占用存储资源少（KB级或MB级），容器间隔离度为进程级。在一台计算机上可以运行上千个容器，这是容器技术对虚拟机的碾压式优势。
1.2 容器、镜像和Docker
Docker是一个开源的应用容器引擎，可以创建容器以及基于容器运行的程序。Docker可以让开发者打包他们的应用和依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上，也可以实现虚拟化。在Docker和容器之间，还隐藏着一个镜像的概念。本质上，Docker镜像是一个特殊的文件系统，它提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件。Docker镜像类似于一个py文件，它需要Docker的运行时（类似于Python解释器）运行。镜像被运行时，即创建了一个镜像的实例，一个实例就是一个容器。
镜像 是一个构建容器的只读模板，是一个包含了应用程序和其运行时依赖环境的只读文件。它包含了容器启动所需的所有信息，包括运行程序和配置数据。每一个镜像由一系列的层 (layers) 组成。Docker 使用 UnionFS 来将这些层联合到单独的镜像中。UnionFS 允许独立文件系统中的文件和文件夹(称之为分支)被透明覆盖，形成一个单独连贯的文件系统。正因为有了这些层的存在，Docker 是如此的轻量。当你改变了一个 Docker 镜像，比如升级到某个程序到新的版本，一个新的层会被创建。因此，不用替换整个原先的镜像或者重新建立(在使用虚拟机的时候你可能会这么做)，只是一个新的层被添加或升级了。现在你不用重新发布整个镜像，只需要升级，层使得分发 Docker 镜像变得简单和快速。
容器 容器是从镜像创建的运行实例。它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。Docker 利用容器来运行应用。一个 Docker 容器都是独立和安全的应用平台，Docker 容器是 Docker 的运行部分。可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。
注： 镜像是只读的，容器在启动的时候创建一层可写层作为最上层。
运行容器实例有两种方式：
交互型容器： 前台运行，可以通过控制台与容器交互。如果创建该容器的终端被关闭，则容器就变为停止状态。此外，在容器控制台中输入exit或者通过docker stop或docker kill也能终止容器。 后台型容器： 后台运行，创建启动之后就与终端无关了，需要用 docker stop 或 docker kill 来终止，或者 docker logs 查看运行中的输出。 仓库 Docker 仓库用来保存镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。同样的，Docker 仓库也有公有和私有的概念。公有的 Docker 仓库名字是 Docker Hub。Docker Hub 提供了庞大的镜像集合供使用。这些镜像可以是自己创建，或者在别人的镜像基础上创建。Docker 仓库是 Docker 的分发部分。
Docker 仓库的概念与 Git 版本控制工具有些类似，注册服务器可以理解为 GitHub 这样的托管服务。
Docker的安装
2.1 在ubuntu中安装
在linux系统中安装Docker非常简单，官方为我们提供了一键安装脚本。这个方法也适用于Debian或CentOS等发行版。
curl -sSL https://get.daocloud.io/docker | sh
安装过程如果出现超时，不要灰心，多试几次，总会成功的。安装完成后，Docker只能被root用户使用，可以使用下面的命令取消权限限制：
sudo gpasswd -a <你的用户名> docker
然后，重启docker服务：
sudo service docker restart
最后，关闭当前的命令行，重新打开新的命令行就可以了。
Docker镜像的使用
docker官方的镜像库比较慢，在进行镜像操作之前，需要将镜像源设置为国内的站点。
新建文件/etc/docker/daemon.json，输入如下内容：
{
"registry-mirrors" : [
"https://registry.docker-cn.com",
"https://docker.mirrors.ustc.edu.cn",
"http://hub-mirror.c.163.com",
"https://cr.console.aliyun.com/"
]
}
然后重启docker的服务：
systemctl restart docker
3.1 列出本地所有镜像
执行命令 docker images 可以查看
$ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
ubuntu 20.04 f643c72bc252 5 weeks ago 72.9MB
hello-world latest bf756fb1ae65 12 months ago 13.3kB
当前我本地只有刚才安装的两个镜像。
3.2 从镜像库中查找镜像
执行命令 docker search 镜像名称可以从docker镜像库中查找镜像。
$ docker search python
NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED
python Python is an interpreted, interactive, objec… 5757 [OK]
django Django is a free web application framework, … 1039 [OK]
pypy PyPy is a fast, compliant alternative implem… 260 [OK]
joyzoursky/python-chromedriver Python with Chromedriver, for running automa… 57 [OK]
nikolaik/python-nodejs Python with Node.js 57 [OK]
arm32v7/python Python is an interpreted, interactive, objec… 53
circleci/python Python is an interpreted, interactive, objec… 42
centos/python-35-centos7 Platform for building and running Python 3.5… 38
centos/python-36-centos7 Platform for building and running Python 3.6… 30
hylang Hy is a Lisp dialect that translates express… 29 [OK]
arm64v8/python Python is an interpreted, interactive, objec… 24
revolutionsystems/python Optimized Python Images 18
centos/python-27-centos7 Platform for building and running Python 2.7… 17
bitnami/python Bitnami Python Docker Image 10 [OK]
publicisworldwide/python-conda Basic Python environments with Conda. 6 [OK]
d3fk/python_in_bottle Simple python:alpine completed by Bottle+Req… 5 [OK]
dockershelf/python Repository for docker images of Python. Test… 5 [OK]
clearlinux/python Python programming interpreted language with… 4
i386/python Python is an interpreted, interactive, objec… 3
ppc64le/python Python is an interpreted, interactive, objec… 2
centos/python-34-centos7 Platform for building and running Python 3.4… 2
amd64/python Python is an interpreted, interactive, objec… 1
ccitest/python CircleCI test images for Python 0 [OK]
s390x/python Python is an interpreted, interactive, objec… 0
saagie/python Repo for python jobs 0
最好选择官方（OFFICIAL）的镜像，这样的镜像最稳定一些。
3.3 下载新的镜像
执行命令docker pull 镜像名称:版本号即可下载新的镜像。
$ docker pull python:3.8
3.8: Pulling from library/python
6c33745f49b4: Pull complete
ef072fc32a84: Pull complete
c0afb8e68e0b: Pull complete
d599c07d28e6: Pull complete
f2ecc74db11a: Pull complete
26856d31ce86: Pull complete
2cd68d824f12: Pull complete
7ea1535f18c3: Pull complete
2bef93d9a76e: Pull complete
Digest: sha256:9079aa8582543494225d2b3a28fce526d9a6b06eb06ce2bac3eeee592fcfc49e
Status: Downloaded newer image for python:3.8
docker.io/library/python:3.8
镜像下载后，就可以使用镜像来创建容器了。
Docker容器的使用
4.1 启动容器
执行命令docker run即可启动容器，也就是创建某个镜像的实例。docker run命令非常复杂，可以先执行一个docker run –help来查看帮助：
$ docker run --help
Usage: docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]
Run a command in a new container
Options:
--add-host list Add a custom host-to-IP mapping (host:ip)
-a, --attach list Attach to STDIN, STDOUT or STDERR
--blkio-weight uint16 Block IO (relative weight), between 10 and 1000, or 0 to disable (default 0)
--blkio-weight-device list Block IO weight (relative device weight) (default [])
--cap-add list Add Linux capabilities
--cap-drop list Drop Linux capabilities
--cgroup-parent string Optional parent cgroup for the container
--cidfile string Write the container ID to the file
--cpu-period int Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) period
--cpu-quota int Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) quota
--cpu-rt-period int Limit CPU real-time period in microseconds
--cpu-rt-runtime int Limit CPU real-time runtime in microseconds
-c, --cpu-shares int CPU shares (relative weight)
--cpus decimal Number of CPUs
--cpuset-cpus string CPUs in which to allow execution (0-3, 0,1)
--cpuset-mems string MEMs in which to allow execution (0-3, 0,1)
-d, --detach Run container in background and print container ID
--detach-keys string Override the key sequence for detaching a container
--device list Add a host device to the container
--device-cgroup-rule list Add a rule to the cgroup allowed devices list
--device-read-bps list Limit read rate (bytes per second) from a device (default [])
--device-read-iops list Limit read rate (IO per second) from a device (default [])
--device-write-bps list Limit write rate (bytes per second) to a device (default [])
--device-write-iops list Limit write rate (IO per second) to a device (default [])
--disable-content-trust Skip image verification (default true)
--dns list Set custom DNS servers
--dns-option list Set DNS options
--dns-search list Set custom DNS search domains
--domainname string Container NIS domain name
--entrypoint string Overwrite the default ENTRYPOINT of the image
-e, --env list Set environment variables
--env-file list Read in a file of environment variables
--expose list Expose a port or a range of ports
--gpus gpu-request GPU devices to add to the container ('all' to pass all GPUs)
--group-add list Add additional groups to join
--health-cmd string Command to run to check health
--health-interval duration Time between running the check (ms|s|m|h) (default 0s)
--health-retries int Consecutive failures needed to report unhealthy
--health-start-period duration Start period for the container to initialize before starting health-retries countdown (ms|s|m|h) (default 0s)
--health-timeout duration Maximum time to allow one check to run (ms|s|m|h) (default 0s)
--help Print usage
-h, --hostname string Container host name
--init Run an init inside the container that forwards signals and reaps processes
-i, --interactive Keep STDIN open even if not attached
--ip string IPv4 address (e.g., 172.30.100.104)
--ip6 string IPv6 address (e.g., 2001:db8::33)
--ipc string IPC mode to use
--isolation string Container isolation technology
--kernel-memory bytes Kernel memory limit
-l, --label list Set meta data on a container
--label-file list Read in a line delimited file of labels
--link list Add link to another container
--link-local-ip list Container IPv4/IPv6 link-local addresses
--log-driver string Logging driver for the container
--log-opt list Log driver options
--mac-address string Container MAC address (e.g., 92:d0:c6:0a:29:33)
-m, --memory bytes Memory limit
--memory-reservation bytes Memory soft limit
--memory-swap bytes Swap limit equal to memory plus swap: '-1' to enable unlimited swap
--memory-swappiness int Tune container memory swappiness (0 to 100) (default -1)
--mount mount Attach a filesystem mount to the container
--name string Assign a name to the container
--network network Connect a container to a network
--network-alias list Add network-scoped alias for the container
--no-healthcheck Disable any container-specified HEALTHCHECK
--oom-kill-disable Disable OOM Killer
--oom-score-adj int Tune host's OOM preferences (-1000 to 1000)
--pid string PID namespace to use
--pids-limit int Tune container pids limit (set -1 for unlimited)
--platform string Set platform if server is multi-platform capable
--privileged Give extended privileges to this container
-p, --publish list Publish a container's port(s) to the host
-P, --publish-all Publish all exposed ports to random ports
--read-only Mount the container's root filesystem as read only
--restart string Restart policy to apply when a container exits (default "no")
--rm Automatically remove the container when it exits
--runtime string Runtime to use for this container
--security-opt list Security Options
--shm-size bytes Size of /dev/shm
--sig-proxy Proxy received signals to the process (default true)
--stop-signal string Signal to stop a container (default "SIGTERM")
--stop-timeout int Timeout (in seconds) to stop a container
--storage-opt list Storage driver options for the container
--sysctl map Sysctl options (default map[])
--tmpfs list Mount a tmpfs directory
-t, --tty Allocate a pseudo-TTY
--ulimit ulimit Ulimit options (default [])
-u, --user string Username or UID (format: <name|uid>[:<group|gid>])
--userns string User namespace to use
--uts string UTS namespace to use
-v, --volume list Bind mount a volume
--volume-driver string Optional volume driver for the container
--volumes-from list Mount volumes from the specified container(s)
-w, --workdir string Working directory inside the container
比如我们要执行python的shell，需要添加-it参数，即：docker run -it python:3.8
$ docker run -it python:3.8
Python 3.8.7 (default, Dec 22 2020, 18:46:25)
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>
4.2 将宿主机的文件挂载到容器
docker容器与宿主机是隔离的，要想让容器内的程序能访问宿主机上的文件，需要通过-v参数将宿主机的文件挂载到容器中。
比如我们在宿主机上有一个hello.py，可以打印hello，想要在python容器中执行，就需要进行挂载。-v后还需要接两个参数，分别是宿主机的目录和容器内的目录，两者使用:分隔，路径必须都是绝对路径。
我的hello.py保存在主目录的/docker_test目录中，将这个目录挂载到容器的/docker_test目录，然后在容器内执行python /docker_test/hello.py：
$ docker run -v ~/docker_test:/docker_test python:3.8 python /docker_test/hello.py
hello
4.3 容器管理
上面的服务运行之后，可以使用docker ps命令，查看运行中的容器：
$ docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
ec4c86b8a163 python:3.8 "python /docker_test…" 5 seconds ago Up 4 seconds 0.0.0.0:5000->5000/tcp eager_wilson
显示的内容有下面几列：
- CONTAINER ID：容器ID
- IMAGE：镜像名称和版本
- COMMAND：执行的命令
- CREATED：容器创建时间
- STATUS：容器的状态
- PORTS：端口映射
- NAMES：容器名
要想结束容器，可以使用docker kill 容器ID命令。
自制Docker镜像
一般而言，当我们的程序开发完成后，会连同程序文件与运行环境一起制作成一个新的镜像。
要制作镜像，需要编写Dockerfile。DockeFile由多个命令组成，常用的命令有：
- FROM：基于某个镜像来制作新的镜像。格式为：FROM 镜像名称:镜像版本。
- COPY：从宿主机复制文件，支持?、*等通配符。格式为：COPY 源文件路径 目标文件路径。
- ADD：从宿主机添加文件，格式与COPY相同，区别在于当文件为压缩文件时，会解压缩到目标路径。
- RUN：在创建新镜像的过程中执行的shell命令。格式为：RUN shell命令行。注意，此shell命令将在容器内执行。
- CMD：在容器实例中运行的命令，格式与RUN相同。注意，如果在docker run时指定了命令，将不会执行CMD的内容。
- ENTRYPOINT：在容器实例中运行的命令，格式与CMD相同。注意，如果在docker run时指定了命令，该命令会以命令行参数的形式传递到ENTRYPOINT中。
- ENV：在容器中创建环境变量，格式为：ENV 变量名值。
注意，Docker镜像中有一个层的概念，每执行一个RUN命令，就会创建一个层，层过多会导致镜像文件体积增大。尽量在RUN命令中使用&&连接多条shell命令，减少RUN命令的个数，可以有效减小镜像文件的体积。
5.1 自制显示文本文件内容镜像
编写cat.py，接收一个文件名，由python读取文件并显示文件的内容：
import os
import sys
input = sys.argv[1]
with open(input, "r") as fp:
print(fp.read())
这个例子比较简单，缩写Dockerfile如下：
FROM python:3.8
WORKDIR /files
COPY cat.py /cat.py
ENTRYPOINT ["python", "/cat.py"]
这个Dockerfile的含义是：
- 以python:3.8为基础镜像
- 容器启动命令的工作目录为/files，在运行镜像时，需要我们把宿主机的某目录挂载到容器的/files目录
- 复制cat.py到容器的根目录下
- 启动时运行python /cat.py命令
需要说明的是，ENTRYPOINT有两种写法：
ENTRYPOINT python /cat.py
ENTRYPOINT ["python", "/cat.py"]
这里采用第二种写法，是因为我们要在外部给容器传递参数。执行命令编译Docker镜像：
docker build -t cat:1.0 .
这个命令中，-t的含义是目标，即生成的镜像名为hello，版本号为1.0，别忘了最后那个.，这叫到上下文路径，是指 docker 在构建镜像，有时候想要使用到本机的文件（比如复制），docker build 命令得知这个路径后，会将路径下的所有内容打包。
这样，我们的第一个镜像就制作完成了，使用下面的命令执行它：
docker run -it -v ~/docker_test/cat/files:/files cat:1.0 test.txt
即可看到~/docker_test/cat/files/test.txt的内容。
5.2 用 Docker 部署一个 Python 应用
使用 Docker 部署应用的常规流程是：
- 开发项目并本地测试通过
- 编写 Dockerfile 放置到项目根目录
- 打包镜像文件
- 运行镜像容器
- 测试
为了演示方便，这里以一个简单的 Flask 项目为例进行讲解
项目开发
from flask import Flask
# 安装依赖
# pip3 install -U flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def index():
return "测试容器部署!"
if __name__ == '__main__':
app.run(host='0.0.0.0', port=8888)
# 浏览器访问测试
# http://127.0.0.1:8888/
项目开发完成，并在本地测试通过后就可以编写 Dockerfile 文件了
编写 Dockerfile
在项目根目录下，创建一个 Dockerfile 文件，使用上面的指令编写描述脚本
需要注意的是，这里使用「 EXPOSE 」指令暴露的端口号与入口文件定义的端口号保持一致
# Dockerfile
FROM centos:7.9.2009
RUN yum makecache fast;
RUN yum install python3-devel python3-pip -y
RUN pip3 install -i https://pypi.douban.com/simple flask
COPY main.py /opt
WORKDIR /opt
EXPOSE 8888
CMD ["python3","main.py"]
构建镜像
# 在当前文件夹下，根据Dockerfile文件构建一个镜像
# 镜像名称：xag/my_flask_web
# --no-cache：不使用旧的缓存进行镜像构建
docker build --no-cache -t "xag/my_flask_web" .
运行镜像容器
使用 docker run 命令基于镜像运行一个容器
其中
- -d：代表容器在后台运行，不是基于前台运行
- –name：用于执行容器的别名
- -p：用于配置宿主机与容器的端口映射
# -d：后台运行
# 宿主机（9999）映射容器内的8888（上面Dockerfile已经暴露了8888端口）
docker run -d --name flask_web -p 9999:8888 xag/my_flask_web
测试一下
最后在浏览器中，通过宿主机暴露的端口号 9999 访问项目了
访问地址：http://127.0.0.1:9999/
导入镜像到生产环境
到此，我们的镜像已经制作好了，可是，镜像文件在哪，如何在生产环境下运行呢？
刚才使用docker images命令时，已经看到了生成的镜像：
$ docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
hello 1.0 01fe19111dc7 59 minutes ago 893MB
python 3.8 f5041c8ae6b1 13 days ago 884MB
ubuntu 20.04 f643c72bc252 5 weeks ago 72.9MB
hello-world latest bf756fb1ae65 12 months ago 13.3kB
我们可以使用docker save命令将镜像保存到指定的文件中，保存的文件是一个.tar格式的压缩文件：
docker save -o hello.tar hello:1.0
将hello.tar复制到生产环境的机器上，然后执行导入命令：
docker load -i hello.tar
就可以使用了。
