富 Web 時代，應用變得越來越強大，與此同時也越來越復雜。集群部署、隔離環境、灰度發布以及動態擴容缺一不可，而容器化則成為中間的必要橋梁。

　　本文我們就來探索Docker的神秘世界，從零到一掌握 Docker 的基本原理與實踐操作，是時候該開疆擴土啦。

　　前言

　　為了更好的理解 Docker 是什么，我們先來講個故事：

　　我需要蓋一個房子，于是我搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。一頓操作，終于把這個房子蓋好了。

　　結果，住了一段時間，心血來潮想搬到海邊去。這時候按以往的辦法，我只能去海邊，再次搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。

　　煩惱之際，跑來一個魔法師教會我一種魔法。這種魔法可以把我蓋好的房子復制一份，做成「鏡像」，放在我的背包里。

　　等我到了海邊，就用這個「鏡像」，復制一套房子，拎包入住。

　　是不是很神奇?對應到我們的項目中來，房子就是項目本身，鏡像就是項目的復制，背包就是鏡像倉庫。

　　如果要動態擴容，從倉庫中取出項目鏡像，隨便復制就可以了。Build once，Run anywhere!

　　不用再關注版本、兼容、部署等問題，徹底解決了「上線即崩，無休止構建」的尷尬。

　　虛擬機與容器

　　開始之前，我們來做一些基礎知識的儲備：

　　①虛擬機：虛擬化硬件

　　虛擬機 Virtual Machine 指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。在實體計算機中能夠完成的工作在虛擬機中都能夠實現。

　　在計算機中創建虛擬機時，需要將實體機的部分硬盤和內存容量作為虛擬機的硬盤和內存容量。

　　每個虛擬機都有獨立的 CMOS、硬盤和操作系統，可以像使用實體機一樣對虛擬機進行操作。在容器技術之前，業界的網紅是虛擬機。

　　虛擬機技術的代表，是 VMWare 和 OpenStack。

　　②容器：將操作系統層虛擬化，是一個標準的軟件單元

　　其特點如下：

　　隨處運行：容器可以將代碼與配置文件和相關依賴庫進行打包，從而確保在任何環境下的運行都是一致的。

　　高資源利用率：容器提供進程級的隔離，因此可以更加精細地設置 CPU 和內存的使用率，進而更好地利用服務器的計算資源。

　　快速擴展：每個容器都可作為單獨的進程予以運行，并且可以共享底層操作系統的系統資源，這樣一來可以加快容器的啟動和停止效率。

　　區別與聯系：

　　虛擬機雖然可以隔離出很多「子電腦」，但占用空間更大，啟動更慢。虛擬機軟件可能還要花錢，例如 VMWare。

　　容器技術不需要虛擬出整個操作系統，只需要虛擬一個小規模的環境，類似「沙箱」。

　　運行空間，虛擬機一般要幾 GB 到 幾十 GB 的空間，而容器只需要 MB 級甚至 KB 級。

　　我們來看下對比數據:

　　虛擬機屬于虛擬化技術，而 Docker 這樣的容器技術，屬于輕量級的虛擬化。

　　與虛擬機相比，容器更輕量且速度更快，因為它利用了 Linux 底層操作系統在隔離的環境中運行。

　　虛擬機的 Hypervisor 創建了一個非常牢固的邊界，以防止應用程序突破它，而容器的邊界不那么強大。

　　認識Docker

　　Docker 是一個開源的應用容器引擎，讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到一個可移植的容器中，然后發布到任何流行的 Linux 機器上，也可以實現虛擬化。容器是完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口。

　　Docker 技術的三大核心概念，分別是：

　　鏡像 Image

　　容器 Container

　　倉庫 Repository

　　Docker 輕量級的原因是什么?相信你也會有這樣的疑惑：為什么 Docker 啟動快?如何做到和宿主機共享內核?

　　當我們請求 Docker 運行容器時，Docker 會在計算機上設置一個資源隔離的環境。

　　然后將打包的應用程序和關聯的文件復制到 Namespace 內的文件系統中，此時環境的配置就完成了。之后 Docker 會執行我們預先指定的命令，運行應用程序。

　　鏡像不包含任何動態數據，其內容在構建之后也不會被改變。

　　核心概念

　　核心概念如下：

　　Build，Ship and Run(搭建、運輸、運行)。

　　Build once，Run anywhere(一次搭建，處處運行)。

　　Docker 本身并不是容器，它是創建容器的工具，是應用容器引擎。

　　Docker 三大核心概念，分別是：鏡像 Image，容器 Container、倉庫 Repository。

　　Docker 技術使用 Linux 內核和內核功能(例如 Cgroups 和 namespaces)來分隔進程，以便各進程相互獨立運行。

　　由于 Namespace 和 Cgroups 功能僅在 Linux 上可用，因此容器無法在其他操作系統上運行。那么 Docker 如何在 macOS 或 Windows 上運行?Docker 實際上使用了一個技巧，并在非 Linux 操作系統上安裝 Linux 虛擬機，然后在虛擬機內運行容器。

　　鏡像是一個可執行包，其包含運行應用程序所需的代碼、運行時、庫、環境變量和配置文件，容器是鏡像的運行時實例。

　　更多關于 Docker 的原理，可以網上查看《Docker 工作原理及容器化簡易指南》，這里不再贅述。

　　安裝Docker

　　①命令行安裝

　　Homebrew 的 Cask 已經支持 Docker for Mac，因此可以很方便的使用 Homebrew Cask 來進行安裝，執行如下命令：

　　更多安裝方式，請查看官方文檔：

　　https://www.docker.com/get-started

　　②查看版本

　　命令如下：

　　③配置鏡像加速

　　④安裝桌面端

　　桌面端操作非常簡單，先去官網下載[1]。通過 Docker 桌面端，我們可以方便的操作：

　　clone：克隆一個項目。

　　build：打包鏡像。

　　run：運行實例。

　　share：共享鏡像。

　　好了，準備工作就緒，下面可以大展身手了!

　　快速開始

　　安裝完 Docker 之后，我們先打個實際項目的鏡像，邊學邊用。

　　①首先需要大致了解一下我們將會用到的 11 個命令

　　如下圖：

　　②新建項目

　　為了快捷，我們直接使用 Vue 腳手架構建項目：

　　嘗試啟動一下：

　　訪問地址：http://localhost:8080/。項目就緒，我們接著為項目打包：

　　這時候，項目目錄下的 Dist 就是我們要部署的靜態資源了，我們繼續下一步。

　　需要注意：前端項目一般分兩類，一類直接 Nginx 靜態部署，一類需要啟動 Node 服務。本節我們只考慮第一種。關于 Node 服務，后文我會詳細說明。

　　③新建 Dockerfile

　　命令如下：

　　此時的項目目錄如下：

　　可以看到我們已經在 docker-demo 目錄下成功創建了 Dockerfile 文件。

　　④準備 Nginx 鏡像

　　運行你的 Docker 桌面端，就會默認啟動實例，我們在控制臺拉取 Nginx 鏡像：

　　控制臺會出現如下信息：

　　如果你出現這樣的異常，請確認 Docker 實例是否正常運行。

　　Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?

　　鏡像準備 OK，我們在根目錄創建 Nginx 配置文件：

　　寫入：

　　⑤配置鏡像

　　打開 Dockerfile ，寫入如下內容：

　　我們逐行解釋一下代碼：

　　FROM nginx 指定該鏡像是基于 nginx:latest 鏡像而構建的。

　　COPY dist/ /usr/share/nginx/html/ 命令的意思是將項目根目錄下 dist 文件夾中的所有文件復制到鏡像中 /usr/share/nginx/html/ 目錄下。

　　COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf 將 default.conf 復制到 etc/nginx/conf.d/default.conf，用本地的 default.conf 配置來替換 Nginx 鏡像里的默認配置。

　　⑥構建鏡像

　　Docker 通過 build 命令來構建鏡像：

　　按照慣例，我們解釋一下上述代碼：

　　-t 參數給鏡像命名 jartto-docker-demo。

　　. 是基于當前目錄的 Dockerfile 來構建鏡像。

　　執行成功后，將會輸出：

　　鏡像制作成功!我們來查看一下容器：

　　可以看到，我們打出了一個 133MB 的項目鏡像：

　　鏡像也有好壞之分，后續我們將介紹如何優化，這里可以先暫時忽略。

　　⑦運行容器

　　命令如下：

　　這里解釋一下參數：

　　-d 設置容器在后臺運行。

　　-p 表示端口映射，把本機的 3000 端口映射到 container 的 80 端口(這樣外網就能通過本機的 3000 端口訪問了。

　　--name 設置容器名 docker-vue。

　　jartto-docker-demo 是我們上面構建的鏡像名字。

　　補充一點：在控制臺，我們可以通過 docker ps 查看剛運行的 Container 的 ID：

　　控制臺會輸出：

　　CONTAINER ID IMAGE              COMMAND                  CREATED       STATUS PORTS  NAMES

　　ab1375befb0b jartto-docker-demo /docker-entrypoint.…   8 minutes ago Up 7 minutes  0.0.0.0:3000->80/tcp  docker-vue

　　如果你使用桌面端，那么打開 Docker Dashboard 就可以看到容器列表了，如下圖：

　　⑧訪問項目

　　因為我們映射了本機 3000 端口，所以執行：

　　或者打開瀏覽器，訪問：localhost:3000。

　　⑨發布鏡像

　　如果你想為社區貢獻力量，那么需要將鏡像發布，方便其他開發者使用。

　　發布鏡像需要如下步驟：

　　登陸 dockerhub[2]，注冊賬號。

　　命令行執行 docker login，之后輸入我們的賬號密碼，進行登錄。

　　推送鏡像之前，需要打一個 Tag，執行 docker tag/:。

　　全流程結束，以后我們要使用，再也不需要「搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子」了，拎包入住。這也是 Docker 獨特魅力所在。

　　常規操作

　　到這里，恭喜你已經完成了 Docker 的入門項目!如果還想繼續深入，不妨接著往下看看。

　　①參數使用

　　FROM：

　　指定基礎鏡像，所有構建的鏡像都必須有一個基礎鏡像，且 FROM 命令必須是 Dockerfile 的第一個命令

　　FROM [AS] 指定從一個鏡像構建起一個新的鏡像名字

　　FROM [:] [AS] 指定鏡像的版本 Tag

　　示例：FROM mysql:5.0 AS database

　　MAINTAINER：

　　鏡像維護人的信息

　　MAINTAINER

　　示例：MAINTAINER Jartto Jartto@qq.com

　　RUN：

　　構建鏡像時要執行的命令

　　RUN

　　示例：RUN [executable, param1, param2]

　　ADD：

　　將本地的文件添加復制到容器中去，壓縮包會解壓，可以訪問網絡上的文件，會自動下載

　　ADD

　　示例：ADD *.js /app 添加 js 文件到容器中的 app 目錄下

　　COPY：

　　功能和 ADD 一樣，只是復制，不會解壓或者下載文件

　　CMD：

　　啟動容器后執行的命令，和 RUN 不一樣，RUN 是在構建鏡像要運行的命令

　　當使用 docker run 運行容器的時候，這個可以在命令行被覆蓋

　　示例：CMD [executable, param1, param2]

　　ENTRYPOINT：

　　也是執行命令，和 CMD 一樣，只是這個命令不會被命令行覆蓋

　　ENTRYPOINT [executable, param1, param2]

　　示例：ENTRYPOINT [donnet, myapp.dll]

　　LABEL：

　　為鏡像添加元數據，key-value 形式LABEL==...

　　示例：LABEL version=1.0 description=這是一個web應用

　　ENV：設置環境變量，有些容器運行時會需要某些環境變量

　　ENV一次設置一個環境變量

　　ENV===設置多個環境變量

　　示例：ENV JAVA_HOME /usr/java1.8/

　　EXPOSE：暴露對外的端口(容器內部程序的端口，雖然會和宿主機的一樣，但是其實是兩個端口)

　　EXPOSE

　　示例：EXPOSE 80

　　容器運行時，需要用 -p 映射外部端口才能訪問到容器內的端口

　　VOLUME：指定數據持久化的目錄，官方語言叫做掛載

　　VOLUME /var/log 指定容器中需要被掛載的目錄，會把這個目錄映射到宿主機的一個隨機目錄上，實現數據的持久化和同步

　　VOLUME [/var/log,/var/test.....] 指定容器中多個需要被掛載的目錄，會把這些目錄映射到宿主機的多個隨機目錄上，實現數據的持久化和同步

　　VOLUME /var/data var/log 指定容器中的 var/log 目錄掛載到宿主機上的 /var/data 目錄，這種形式可以手動指定宿主機上的目錄

　　WORKDIR：設置工作目錄，設置之后 ，RUN、CMD、COPY、ADD 的工作目錄都會同步變更

　　WORKDIR

　　示例：WORKDIR /app/test

　　USER：指定運行命令時所使用的用戶，為了安全和權限起見，根據要執行的命令選擇不同用戶

　　USER::[]

　　示例：USER test

　　ARG：設置構建鏡像要傳遞的參數

　　ARG[=]

　　ARG name=sss

　　更多操作，請移步官方使用文檔：

　　https://docs.docker.com/

　　最佳實踐

　　在掌握 Docker 常規操作之后，我們很容易就可以打出自己想要的項目鏡像。

　　然而不同的操作打出的鏡像也是千差萬別。究竟是什么原因導致鏡像差異，我們不妨繼續探索。

　　以下是在應用 Docker 過程中整理的最佳實踐，請盡量遵循如下準則：

　　Require 明確：需要什么鏡像。

　　步驟精簡：變化較少的 Step 優先。

　　版本明確：鏡像命名明確。

　　說明文檔：整個鏡像打包步驟可以重現。

　　總結

　　容器化技術必將是云時代不可或缺的技能之一，而 Docker 只是滄海一粟。隨之而來的還有集群容器管理 Kubernetes、Service Mesh 、Istio 等技術。

　　打開 Docker 的大門，不斷抽絲剝繭，逐層深入，你將感受到容器化的無窮魅力。