理解Docker（1）：Docker 安装和基础用法

中国网络水泥

　　本系列文章将介绍Docker的有关知识：
　　（1）Docker 安装及基本用法
　　（2）Docker 镜像
　　（3）Docker 容器的隔离性 - 使用 Linux namespace 隔离容器的运行环境
　　（4）Docker 容器的隔离性 - 使用 cgroups 限制容器使用的资源
　　（5）Docker 网络

1. 安装

1.1 在 Ubuntu 14.04 上安装 Docker
　　前提要求：

• 内核版本必须是3.10或者以上
  

　　依次执行下面的步骤：

• sudo apt-get update
  
• sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates
  
• sudo apt-key adv --keyserver hkp://p80.pool.sks-keyservers.net:80 --recv-keys 58118E89F3A912897C070ADBF76221572C52609D
  
• 编辑 /etc/apt/sources.list.d/docker.list 文件，添加 deb https://apt.dockerproject.org/repo ubuntu-trusty main
  
• sudo apt-get update
  
• sudo apt-get purge lxc-docker
  
• apt-cache policy docker-engine
  
• apt-get upgrade
  
• sudo apt-get install linux-image-extra-$(uname -r) linux-image-extra-virtual
  
• sudo apt-get install docker-engine
  

　　至此，安装过程完成。

• 运行 sudo service docker start 启动 Docker 守护进程。
  
• 运行 docker version 查看 Docker 版本
  

root@devstack:/home/sammy# docker --version
Docker version 1.12.1, build 23cf638
　　启动第一个容器：

• 启动第一个Docker 容器 docker run hello-world
  

root@devstack:/home/sammy# docker run hello-world
Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
　　它的运行成功也表明前面的安装步骤都运行正确了。
　　以上内容参考自 Docker 官网：https://docs.docker.com/engine/installation/linux/ubuntulinux/

1.2 Docker 到目前（2016/09/16）为止的版本历史

版本号发布日期发布经理

Docker 1.12.1
08/18/2016



Docker 1.12.0
07/28/2016



Docker 1.11.0
04/12/2016
@mlaventure


Docker 1.10.0
02/04/2016
@thaJeztah


Docker 1.9.0
10/29/2015
@tiborvass


Docker 1.8.0
08/11/2015
@calavera

2. Docker 的基本操作

2.1 Docker 容器的状态机

（图片来源）

　　一个容器在某个时刻可能处于以下几种状态之一：

• created：已经被创建 （使用 docker ps -a 命令可以列出）但是还没有被启动 （使用 docker ps 命令还无法列出）
  
• running：运行中
  
• paused：容器的进程被暂停了
  
• restarting：容器的进程正在重启过程中
  
• exited：上图中的 stopped 状态，表示容器之前运行过但是现在处于停止状态（要区别于 created 状态，它是指一个新创出的尚未运行过的容器）。可以通过 start 命令使其重新进入 running 状态
  
• destroyed：容器被删除了，再也不存在了
  

　　你可以在 docker inspect 命令的输出中查看其详细状态：



"State": {
"Status": "running",
"Running": true,
"Paused": false,
"Restarting": false,
"OOMKilled": false,
"Dead": false,
"Pid": 4597,
"ExitCode": 0,
"Error": "",
"StartedAt": "2016-09-16T08:09:34.53403504Z",
"FinishedAt": "2016-09-16T08:06:44.365106765Z"
}
2.2 Docker 命令概述
　　我们可以把Docker 的命令大概地分类如下：



    镜像操作：
build     Build an image from a Dockerfile
commit    Create a new image from a container's changes
    images    List images
load      Load an image from a tar archive or STDIN
pull      Pull an image or a repository from a registry
push      Push an image or a repository to a registry
rmi       Remove one or more images
search    Search the Docker Hub for images
tag       Tag an image into a repository
save      Save one or more images to a tar archive (streamed to STDOUT by default)
history   显示某镜像的历史
    inspect   获取镜像的详细信息

容器及其中应用的生命周期操作：
create    Create a new container （创建一个容器）        
kill      Kill one or more running containers
inspect   Return low-level information on a container, image or task
pause     Pause all processes within one or more containers
ps        List containers
rm        Remove one or more containers （删除一个或者多个容器）
rename    Rename a container
restart   Restart a container
run       Run a command in a new container （创建并启动一个容器）
start     Start one or more stopped containers （启动一个处于停止状态的容器）
stats     Display a live stream of container(s) resource usage statistics （显示容器实时的资源消耗信息）
stop      Stop one or more running containers （停止一个处于运行状态的容器）
top       Display the running processes of a container
unpause   Unpause all processes within one or more containers
update    Update configuration of one or more containers
wait      Block until a container stops, then print its exit code
attach    Attach to a running container
exec      Run a command in a running container
port      List port mappings or a specific mapping for the container
    logs      获取容器的日志   
容器文件系统操作：
cp        Copy files/folders between a container and the local filesystem
diff      Inspect changes on a container's filesystem
export    Export a container's filesystem as a tar archive
import    Import the contents from a tarball to create a filesystem image
Docker registry 操作：
login     Log in to a Docker registry.
logout    Log out from a Docker registry.
Volume 操作
volume    Manage Docker volumes
网络操作
network   Manage Docker networks
Swarm 相关操作
swarm     Manage Docker Swarm
service   Manage Docker services
node      Manage Docker Swarm nodes      
系统操作：   
version   Show the Docker version information
    events    Get real time events from the server  (持续返回docker 事件)
    info      Display system-wide information （显示Docker 主机系统范围内的信息）

　　比较有意思的几个命令：
　　（1）容器从生到死整个生命周期



root@devstack:/home/sammy# docker create --name web31 training/webapp python app.py  #创建名字为 web31 的容器
7465f4cb7c49555af32929bd1bc4213f5e72643c0116450e495b71c7ec128502
root@devstack:/home/sammy# docker inspect --format='{{.State.Status}}' web31 #其状态为 created
created
root@devstack:/home/sammy# docker start web31 #启动容器
web31
root@devstack:/home/sammy# docker inspect --format='{{.State.Status}}' web31 #其状态为 running
running
root@devstack:/home/sammy# docker pause web31 #暂停容器
web31
root@devstack:/home/sammy# docker inspect --format='{{.State.Status}}' web31
paused
root@devstack:/home/sammy# docker unpause web31 #继续容器
web31
root@devstack:/home/sammy# docker inspect --format='{{.State.Status}}' web31
running
root@devstack:/home/sammy# docker rename web31 newweb31 #重命名
root@devstack:/home/sammy# docker inspect --format='{{.State.Status}}' newweb31
running
root@devstack:/home/sammy# docker top newweb31 #在容器中运行 top 命令
UID                 PID                 PPID                C                   STIME               TTY                 TIME                CMD
root                5009                4979                0                   16:28               ?                   00:00:00            python app.py
root@devstack:/home/sammy# docker logs newweb31 #获取容器的日志
* Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)
root@devstack:/home/sammy# docker stop newweb31 #停止容器
newweb31
root@devstack:/home/sammy# docker inspect --format='{{.State.Status}}' newweb31
exited
root@devstack:/home/sammy# docker rm newweb31 #删除容器
newweb31
root@devstack:/home/sammy# docker inspect --format='{{.State.Status}}' newweb31
Error: No such image, container or task: newweb31
　　（2） docker stop 和 docker kill
　　在docker stop 命令执行的时候，会先向容器中PID为1的进程发送系统信号 SIGTERM，然后等待容器中的应用程序终止执行，如果等待时间达到设定的超时时间（默认为 10秒，用户可以指定特定超时时长），会继续发送SIGKILL的系统信号强行kill掉进程。在容器中的应用程序，可以选择忽略和不处理SIGTERM信号，不过一旦达到超时时间，程序就会被系统强行kill掉，因为SIGKILL信号是直接发往系统内核的，应用程序没有机会去处理它。
　　比如运行 docker stop web5 -t 20 命令后：



2016-09-16T16:01:18.206540853+08:00 container kill b3256ef1400a7f6a6f242e377a77af5e25d3b12237c4ee7c2e9b31a5f6437868 (image=training/webapp, name=web5, signal=15)
2016-09-16T16:01:38.212352224+08:00 container kill b3256ef1400a7f6a6f242e377a77af5e25d3b12237c4ee7c2e9b31a5f6437868 (image=training/webapp, name=web5, signal=9)
2016-09-16T16:01:38.235021315+08:00 container die b3256ef1400a7f6a6f242e377a77af5e25d3b12237c4ee7c2e9b31a5f6437868 (exitCode=137, image=training/webapp, name=web5)
　　能看到：

• 首先 docker 向容器发出 SIGTERM 信号（signal=15）
  
• 等待20秒 （01:18 到 01:38）
  
• 再发送 SIGKILL 系统信号 （signal = 9）
  
• 然后容器被杀掉了 （die）
  

　　而 docker kill 命令会直接发出SIGKILL的系统信号，以强行终止容器中程序的运行。运行 docker kill web5 命令后：



2016-09-16T16:06:44.351086471+08:00 container kill b3256ef1400a7f6a6f242e377a77af5e25d3b12237c4ee7c2e9b31a5f6437868 (image=training/webapp, name=web5, signal=9)
2016-09-16T16:06:44.365116100+08:00 container die b3256ef1400a7f6a6f242e377a77af5e25d3b12237c4ee7c2e9b31a5f6437868 (exitCode=137, image=training/webapp, name=web5)
　　可见直接发出的是 SIGKILL 信号，容器立马就被杀掉了。
　　（3）使用 docker cp 在 host 和 container 之间拷贝文件或者目录



root@devstack:/home/sammy# docker cp /home/sammy/mydockerbuild/Dockerfile web5:/webapp #从 host 拷贝文件到 container 里面
root@devstack:/home/sammy#
root@devstack:/home/sammy# docker cp web5:/webapp/Dockerfile /home/sammy/Dockerfile #从 container 里面拷贝文件到 host 上
root@devstack:/home/sammy# ls /home/sammy
chroot  devstack  Dockerfile  mongodbdocker  mydockerbuild  webapp
　　（4）docker export 和 import
　　docker export：将一个容器的文件系统打包为一个压缩文件



root@devstack:/home/sammy# docker export web5 -o ./web5
root@devstack:/home/sammy# ls
chroot  devstack  Dockerfile  mongodbdocker  mydockerbuild  web5  webapp
　　docker import：从一个压缩文件创建一个镜像



root@devstack:/home/sammy# docker import web5 web5img -m "imported on 0916"
sha256:745bb258be0a69a517367667646148bb2f662565bb3d222b50c0c22e5274a926
root@devstack:/home/sammy# docker history web5img
IMAGE               CREATED             CREATED BY          SIZE                COMMENT
745bb258be0a        6 seconds ago                           324 MB              imported on 0916
2.3 docker run 命令
　　docker run 命令会创建一个容器并启动它，它也是包含很多的参数，按照用途将它们分类如下：



   cgroups 和 namespace 相关：
--blkio-weight value          Block IO (relative weight), between 10 and 1000
--blkio-weight-device value   Block IO weight (relative device weight) (default [])
--cgroup-parent string        Optional parent cgroup for the container
--cpu-percent int             CPU percent (Windows only)
--cpu-period int              Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) period
--cpu-quota int               Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) quota
-c, --cpu-shares int              CPU shares (relative weight)
--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)
--device-read-bps value       Limit read rate (bytes per second) from a device (default [])
--device-read-iops value      Limit read rate (IO per second) from a device (default [])
--device-write-bps value      Limit write rate (bytes per second) to a device (default [])
--device-write-iops value     Limit write rate (IO per second) to a device (default [])
--ipc string                  IPC namespace to use
-m, --memory string               Memory limit
--memory-reservation string   Memory soft limit
--memory-swap string          Swap limit equal to memory plus swap: '-1' to enable unlimited swap
--memory-swappiness int       Tune container memory swappiness (0 to 100) (default -1)
--kernel-memory string        Kernel memory limit
-u, --user string                 Username or UID (format: <name|uid>[:<group|gid>])
--userns string               User namespace to use
--uts string                  UTS namespace to use
-h, --hostname string             Container host name
--pid string                  PID namespace to use
--pids-limit int              Tune container pids limit (set -1 for unlimited)
--isolation string            Container isolation technology
--io-maxbandwidth string      Maximum IO bandwidth limit for the system drive (Windows only)
--io-maxiops uint             Maximum IOps limit for the system drive (Windows only)
linux process capabilities 相关参数：
--cap-add value               Add Linux capabilities (default [])
--cap-drop value              Drop Linux capabilities (default [])
容器运行模式和环境相关：
-d, --detach                      Run container in background and print container ID
-e, --env value                   Set environment variables (default [])
--env-file value              Read in a file of environment variables (default [])
DNS 相关：
--dns value                   Set custom DNS servers (default [])
--dns-opt value               Set DNS options (default [])
--dns-search value            Set custom DNS search domains (default [])
健康检查相关：
--health-cmd string           Command to run to check health
--health-interval duration    Time between running the check
--health-retries int          Consecutive failures needed to report unhealthy
--health-timeout duration     Maximum time to allow one check to run
--no-healthcheck              Disable any container-specified HEALTHCHECK
IP 和端口：
--ip string                   Container IPv4 address (e.g. 172.30.100.104)
--ip6 string                  Container IPv6 address (e.g. 2001:db8::33)
-p, --publish value               Publish a container's port(s) to the host (default [])
-P, --publish-all                 Publish all exposed ports to random ports
--expose value                Expose a port or a range of ports (default [])
--mac-address string          Container MAC address (e.g. 92:d0:c6:0a:29:33)
--add-host value              Add a custom host-to-IP mapping (host:ip) (default [])
Volume 相关：
-v, --volume value                Bind mount a volume (default [])
--volume-driver string        Optional volume driver for the container
--volumes-from value          Mount volumes from the specified container(s) (default [])
--storage-opt value           Storage driver options for the container (default [])
Network 有关：
--network string              Connect a container to a network (default "default")
--network-alias value         Add network-scoped alias for the container (default [])
--link value                  Add link to another container (default [])
--link-local-ip value         Container IPv4/IPv6 link-local addresses (default [])
日志有关：
--log-driver string           Logging driver for the container
--log-opt value               Log driver options (default [])
交互性有关：
-a, --attach value                Attach to STDIN, STDOUT or STDERR (default [])
-i, --interactive                 Keep STDIN open even if not attached
OOM 有关：   
--oom-kill-disable            Disable OOM Killer
--oom-score-adj int           Tune host's OOM preferences (-1000 to 1000)
其它（待更进一步分类）：
--cidfile string              Write the container ID to the file
--detach-keys string          Override the key sequence for detaching a container
--device value                Add a host device to the container (default [])
--disable-content-trust       Skip image verification (default true)
--entrypoint string           Overwrite the default ENTRYPOINT of the image
--group-add value             Add additional groups to join (default [])
--help                        Print usage
-l, --label value                 Set meta data on a container (default [])
--label-file value            Read in a line delimited file of labels (default [])
--name string                 Assign a name to the container
--privileged                  Give extended privileges to this container
--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 value          Security Options (default [])
--shm-size string             Size of /dev/shm, default value is 64MB
--sig-proxy                   Proxy received signals to the process (default true)
--stop-signal string          Signal to stop a container, SIGTERM by default (default "SIGTERM")
--sysctl value                Sysctl options (default map[])
--tmpfs value                 Mount a tmpfs directory (default [])
-t, --tty                         Allocate a pseudo-TTY
--ulimit value                Ulimit options (default [])
-w, --workdir string              Working directory inside the container
　　具体的内容以后会有专门文件分析。

3. Doker 平台的基本构成

　　Docker 平台基本上由三部分组成：

• 客户端：用户使用 Docker 提供的工具（CLI 以及 API 等）来构建，上传镜像并发布命令来创建和启动容器
  
• Docker 主机：从 Docker registry 上下载镜像并启动容器
  
• Docker registry：Docker 镜像仓库，用于保存镜像，并提供镜像上传和下载
  

　　后面的文章会具体分析。