Docker 的数据管理

1、Docker的数据管理

管理Docker容器中的数据，主要有两种方式：数据卷（Data Volumes）和数据卷容器（DataVolumes Containers）.

（1）数据卷

数据卷：经过宿主机，实现不同容器与宿主机的数据共享

数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于Linux下对目录进行的mount操作。

将宿主机目录/var/www/html挂载到容器的/opt/www中。

注意：宿主机本地目录的路径必须使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应路径。

ls /var/www/html
docker run -id --name a1 -v /var/www/html:/data centos:7 bash  #-v选项可以在容器内创建数据卷
docker exec -it a1 bash   
echo '123456' > /data/zx.txt
 
宿主机查看
cd /var/www/html
cat zx.txt

宿主机追加内容验证

echo 'scj like tj' > zx.txt
cat zx.txt
 
容器查看
cat /data/15.txt

挂载宿主机目录间接实现数据共享

docker run -id --name a2 -v /var/www/html:/mnt centos:7 bash
docker exec -it a2 bash

由于容器a2创建运行时，指定的宿主机挂载目录与a1相同，因此也可以加载到其中的数据

因为处于共享状态，在任意容器或共享宿主机目录中创建修改内容互相都能实时更新

挂载文件

docker run -id --name a3 -v /var/www/html/zx.txt:/mnt/zx.txt centos:7 bash
docker exec -it a3 bash
cat mnt/zx.txt
 
宿主机共享目录
echo 'scj is shuaige！！' > /var/www/html/zx.txt
容器共享目录下查看
cat mnt/scj.txt

只读操作（只允许容器中文件只读）

docker run -id --name a4 -v /var/www/html/zx.txt:/mnt/zx.txt:ro centos:7 bash  #ro代表只允许只读操作

（2）数据卷容器

数据卷容器:不经过宿主机，实现容器间的数据共享

如果需要在容器之间共享数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用。

docker run -id --name a1 -v /data1 -v /data2 centos:7 bash   #创建一个容器作为数据卷容器
docker run -id --name a2 --volumes-from a1 centos:7 bash
docker run -id --name a3 --volumes-from a1 centos:7 bash
#使用 --volumes-from 来挂载 a1 容器中的数据卷到新的容器
docker exec -it a1 bash
echo 'scj' > data1/zx1.txt
echo 'tj' > data2/zx2.txt

docker exec -it a2 bash
ls data1
ls data2
 
cat /data1/zx1.txt
cat /data2/zx2.txt
 
验证

docker exec -it a3 bash
ls data1
ls data2
 
cat /data1/zx1.txt
cat /data2/zx2.txt
 
验证

2、容器互联（使用centos镜像）

默认情况下docker容器重新创建后，对应的容器IP地址可能会改变，这样如果两个容器之间通信就会变得非常麻烦，每次都要修改通信的IP地址。

容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。

#创建并运行接收容器取名a4，使用--link选项指定连接容器以实现容器互联
docker run -id --name a4 --link a3:xy101 centos:7 bash   #--link 容器名:连接的别名
 
docker exec -it a4 bash
ping a3
ping xy101

重启容器测试（重启后ip会发生改变）

3、Docker镜像的创建

创建镜像有三种方法，分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于Dockerfile创建。

（1）基于已有镜像创建

1）首先启动一个镜像，基于镜像创建容器，更新容器内容

docker run -id --name a1 centos:7 bash   #创建一个容器
cd /etc/yum.repos.d
docker cp nginx.repo a1:/etc/yum.repos.d
docker cp CentOS-Base.repo a1:/etc/yum.repos.d    #将nginx包和阿里云镜像传给rq
 
docker exec -it a1 bash
cd /etc/yum.repos.d
yum install  -y nginx    #在线安装nginx
nginx
ps aux

2）然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的 ID 号创建新镜像4

#常用选项：
-m 说明信息；
-a 作者信息；
-p 生成过程中停止容器的运行。
 
docker commit -m "nginx on centos7" -a "zx 2024-07-165" 3733ffea114e  nginx:centos7
docker images

docker run -id --name a2 -p 1314:80 nginx:centos7 bash -c "nginx -g 'daemon off;'"
bash -c:在bash环境中执行"nginx -g 'daemon off;'"（前台启动命令）命令;daemon off表示关闭守护进程模式，让 Nginx 在前台作为交互式进程运行。
docker ps -a
 
浏览器验证
http://20.0.0.10:1314   #即可判断镜像是否创建成功

（2）基于本地模板创建

通过导入操作系统模板文件，生成镜像，模板可以从OPENVZ开源项目下载，下载地址为：

http://openvz.org/Download/template/precreated    #模板网站

docker import debian-7.0-x86-minimal.tar.gz -- debian:7.0
docker images
docker run -id debian:7.0 sh
docker ps -a
docker exec -it 53280e3795d7 sh
cat /etc/*release

下载模板导入/opt目录中

导入模板成镜像

运行镜像并登录查看

将容器导出再导入成镜像

删除原来相关的镜像和容器

导入文件成镜像

创建并运行容器

浏览器访问测试：http://20.0.0.10:520

（3）基于Dockerfile创建

联合文件系统（UnionFS）
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。AUFS、OverlayFS及Devicemapper都是一种UnionFS。
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。
我们下载的时候，看到一层层的镜像文件，就是联合文件系统。

1）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就是UnionFS。（联合文件系统，镜像的底层系统）

镜像由bootfs（不可少部分，加载内核）和rootfs（提供镜像和容器所需的各种文件）组成

bootfs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，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。

我们可以理解成一开始内核里什么都没有，操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加了一层基础镜像；再安装一个emacs，会在基础镜像上叠加一层image；接着再安装一个apache，又会在images上面再叠加一层image。最后它们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。

2）为什么Docker里centos的大小才200M？

对于精简的OS，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了。因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供rootfs就可以。由此可见对于不同的linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，因此不同的发行版可以公用bootfs。

4、Dockerfile概述

Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本，用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。

Dockerfile是一个文本文件，其内包含了一条条的指令(Instruction)，每一条指令构建一层，因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成 image 即可，省去了敲命令的麻烦。

除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应 Linux 中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。

Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。

（1）Docker 镜像结构的分层

镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。

（1）Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层；
（2）镜像层将被缓存和复用；
（3）当Dockerfile 的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效；
（4）某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；
（5）镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在 Docker 容器中不可见了。

（2）Dockerfile操作常用的指令

（1）FROM 镜像
指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM 指令，每创建一个镜像就需要一条 FROM 指令

（2）MAINTAINER 名字
说明新镜像的维护人信息

（3）RUN 命令
在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中

（4）ENTRYPOINT ["要运行的程序", "参数 1", "参数 2"]
设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。
可以通过使用命令docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

（5）CMD ["要运行的程序", "参数1", "参数2"]
上面的是exec形式，shell形式：CMD 命令参数1 参数2
启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一条命令。
如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖。
CMD 可以为 ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

（6）EXPOSE 端口号
指定新镜像加载到 Docker 时要开启的端口

（7）ENV 环境变量变量值
设置一个环境变量的值，会被后面的 RUN 使用

（8）ADD 源文件/目录目标文件/目录
将源文件复制到镜像中，源文件要与 Dockerfile 位于相同目录中，或者是一个 URL
有如下注意事项：
1、如果源路径是个文件，且目标路径是以 / 结尾，则docker会把目标路径当作一个目录，会把源文件拷贝到该目录下。
如果目标路径不存在，则会自动创建目标路径。

2、如果源路径是个文件，且目标路径是不以 / 结尾，则docker会把目标路径当作一个文件。
如果目标路径不存在，会以目标路径为名创建一个文件，内容同源文件；
如果目标文件是个存在的文件，会用源文件覆盖它，当然只是内容覆盖，文件名还是目标文件名。
如果目标文件实际是个存在的目录，则会源文件拷贝到该目录下。注意，这种情况下，最好显示的以 / 结尾，以避免混淆。

3、如果源路径是个目录，且目标路径不存在，则docker会自动以目标路径创建一个目录，把源路径目录下的文件拷贝进来。
如果目标路径是个已经存在的目录，则docker会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。

4、如果源文件是个归档文件（压缩文件），则docker会自动帮解压。
URL下载和解压特性不能一起使用。任何压缩文件通过URL拷贝，都不会自动解压。

（9）COPY 源文件/目录目标文件/目录
只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile 在相同的目录中

（10）VOLUME ["目录"]
声明了容器中的目录作为匿名卷(/var/lib/docker/volumes/{容器ID})，但是并没有将匿名卷绑定到宿主机指定目录的功能，任何向挂载点中写入的信息都不会记录进容器存储层。
必须使用双引号，不能使用单引号

指定VOLUME只是为了避免用户忘记指定-v时导致的数据全部在容器中，这样的话容器一旦被删除所有的数据都丢失了。

（11）USER 用户名/UID
指定运行容器时的用户

（12）WORKDIR 路径
为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录

（13）ONBUILD 命令
指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像（比如为A镜像）不会产生实质性影响。
但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像（比如为B镜像）时，这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行ONBUILD指令指定的指令，然后才会执行其它指令。

（14）ARG
设置编译镜像时加入的参数
使用 ENV 指令定义的环境变量始终会覆盖同名的 ARG 指令，无论前后顺序如何
ARG CONT_IMG_VER
ENV CONT_IMG_VER=v1.0.0
RUN echo $CONT_IMG_VER
docker build --build-arg CONT_IMG_VER=v2.0.1 .

在编写 Dockerfile 时，有严格的格式需要遵循：
●第一行必须使用 FROM 指令指明所基于的镜像名称；
●之后使用 MAINTAINER 指令说明维护该镜像的用户信息；
●然后是镜像操作相关指令，如 RUN 指令。每运行一条指令，都会给基础镜像添加新的一层。
●最后使用 CMD 指令指定启动容器时要运行的命令操作。

（3）Dockerfile案例

1）在线源安装nginx

建立工作目录

mkdir /opt/nginx
cd /opt/nginx

制作Dockerfile文件，并编写构建镜像过程

cd /etc/yum.repos.d/
cp CentOS-Base.repo nginx.repo /opt/nginx
 
vim /opt/nginx/Dockerfile 
 
#指定基础镜像
FROM centos:7
 
#设置镜像维护信息（可选）
MAINTAINER this is nginx image <tc 2024-07-15>
 
#复制宿主机阿里云和nginx包到容器
COPY CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/
COPY nginx.repo /etc/yum.repos.d/
 
#编写构建镜像的过程
RUN yum install -y nginx
 
#暴露容器中应用程序的端口
EXPOSE 80
 
#指定容器前台启动nginx服务，CMD默认使用的命令
CMD ["/usr/sbin/nginx", "-g", "daemon off;"]
 
docker build -t nginx:v1 .  #构建镜像
 
docker run -id nginx:v1   #启动容器
 
docker run -id -p 1314:80 nginx:v1   #映射端口

浏览器访问测试:http://20.0.0.10:1314

如何修改访问页面出现的内容？

cd /opt/nginx
mkdir html
docker cp 8a6fadeedbba:/usr/share/nginx/html ./
docker rm -f 8a6fadeedbba    #删除原先
docker run -id -p 52306:80 -v /opt/nginx/html/:/usr/share/nginx/html/ nginx:v1
echo 'scj like xioajiejie' > html/index.html
cat html/index.html
 
浏览器访问
http://20.0.0.10:52306

2）源码编译安装nginx

cd /opt
mkdir nginx_bianyi
上传nginx-1.24.0.tar.gz 到nginx_bianyi/目录中
cd /etc/yum.repos.d/
cp CentOS-Base.repo /opt/nginx_bianyi/
cd /opt/nginx_bianyi/
vim Dockerfile
FROM centos:7
LABEL author="zx" createtim="2024-07-17" usage="nginx image"
ADD nginx-1.24.0.tar.gz /opt/
ADD CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/
RUN yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make && \
    useradd -M -s /sbin/nologin nginx && \
    cd /opt/nginx-1.24.0/ && \
    ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module && \
    make && \
    make install
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx", "-g", "daemon off;"]


 
 
docker build -t nginx:v1 .
docker run -id nginx:v1
docker ps -a
cd /opt/nginx
cp -r html /opt/nginx_bianyi/
docker run -id --name a1 -p 1234:80 -v /opt/nginx_bianyi/html/:/usr/local/nginx/html/ nginx:v1

docker ps -a

浏览器访问：http://20.0.0.10:1234

cd /opt/nginx_bianyi/html
echo '523061314' > index.html

5、总结

Dockerfile指令

FROM 指定基础镜像（是Dockerfile的第一行指令）
MAINTAINER|LABEL 指定镜像维护人的信息和元数据（可选）
RUN 指定linux命令，尽量将多条命令合并在一个RUN指令里，用 ; 或 && 或 <<EOF 串起来使用
EXPOSE 指定容器要开启的端口号
ENV 指定容器的环境变量
ADD|COPY 复制本地文件或目录到镜像里
VOLUME 指定容器的匿名数据卷（作用类似于 docker run -v /var/lib/docker/volumes/容器ID/:容器数据卷目录/）
USER 指定容器的运行用户
WORKDIR 指定镜像层后续的工作目录
ARG 指定构建镜像时传入的参数变量（docker build --build-arg 变量=值）
CMD|ENTRYPOINT 指定容器启动时执行的命令和参数

ADD 和 COPY 的区别？
共同点：都可以将本地的文件或目录复制到镜像里
区别：ADD可以通过URL地址下载文件并复制到镜像里，还能将本地的压缩包文件解压后再复制到镜像里（URL下载和压缩包解压特性不能同时生效，即通过URL下载的压缩包只能以压缩包的形式复制到镜像里）。而COPY没有URL下载和压缩包解压的特性。

CMD 和 ENTRYPOINT 的区别？
共同点：都可以用来指定容器的启动命令
区别：ENTRYPOINT指定的容器启动命令优先级更高，如果ENTRYPOINT和CMD同时存在，那么CMD指定的内容将作为ENTRYPOINT指定的容器启动命令的参数使用

使用Dockerfile构建镜像的步骤：
1）编写Dockerfile文件，在第一行用 FROM 指令指定基础镜像
2）用 MAINTAINER 或 LABEL 指令指定镜像的元数据信息（可选）
3）用 RUN COPY ADD ENV EXPOSE 等指令编写操作镜像的过程
4）最后用 CMD 或 ENTRYPOINT 指令指定容器启动命令
5）完成Dockerfile文件的编写后，用 docker build -t 镜像名:标签 . 命令来构建镜像