Docker的数据管理

一、Docker 的数据管理概述

• 管理Docker容器中数据主要有两种方式:数据卷（Data Volumes）和数据卷容(DataVolumes Containers)。

1. 数据卷

• 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。

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docker pull centos:7
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#宿主机目录/var/www挂载到容器中的/data1。
注意:宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。

docker run -v /var/www:/data1 --name web1 -it centos:7 /bin/bash   #-v选项可以在容器内创建数据卷

ls
echo "this is web1" > /data1/abc.txt
exit

cat/var/www/abc.txt       #返回宿主机进行查看
#反过来更改宿主机中的文件内容，容器中的文件内容也会改变，因为它们是共享的。
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2. 数据卷容器

如果需要在容器之间共享一些数据，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。

#创建一个容器作为数据卷容器
docker run --name web2 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash

echo "this is web2" > /data1/abc.txt
echo "THIS IS WEB2" > /data2/ABC.txt

#使用--volumes-from 来挂载web2容器中的数据卷到新的容器
docker run -it --volumes-from web2 --name web3 centos:7 /bin/bash
cat /datal/abc.txt
cat /data2/ABC.txt
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二、容器互联（使用centos镜像）

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。

#创建并运行源容器取名web1
docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash

#创建并运行接收容器取名web2，使用--link选项指定连接容器以实现容器互联
docker run -itd -P --name web2 --link web1:web1 centos:7 /bin/bash      #--link容器名:连接的别名

#进web2容器，ping web1
docker exec -it web2 bash
ping web1
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• 创建并运行源容器取名web1
  

• 创建并运行接收容器取名web2，使用–link选项指定连接容器以实现容器互联
  

• 进web2容器，ping web1
  

三、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
• 基于Dockerfile创建

1. 基于现有镜像创建

(1)首先启动一个镜像，在容器里做修改
docker create -it centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE       COMMAND      CREATED         STATUS    PORTS        NAMES
000550eb36da   centos: 7   "/bin/bash"  3 seconds ago   Created   ------       gracious_ _bassi

(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
docker commit -m "new" -a "centos" 000550eb36da centos:test
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#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 images
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• 首先启动一个镜像，在容器里做修改
  
• 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
  

2. 基于本地模板创建

通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从OPENVz开源项目下载，下载地址为
http://openvz.org/Download/template/precreated

wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz

#导入为镜像
cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test
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3. 基于Dockerfile 创建

① 联合文件系统( UnionFs)

• UnionFs(联合文件系统): Union文件系统(UnionF)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、OberlayES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的一层层的就是联合文件系统。

② 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。
• 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。

③ 为什么Docker里的centos的大小才200M?

因为对于精简的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就可以了。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

• 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。

⑤ 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(overlay2)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。
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四、Dockerfile操作常用的指令

(1) FROM 镜像

• 指定新镜像所基于的镜像，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，且目标路径是不是以 / 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”]

• 在容器中创建一个挂载点

(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ONBOIID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) HEALTH CHECK

• 健康检查

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⇥ 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。

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五、Dockerfile案例

• 建立工作目录

mkdir /opt/apache
cd /opt/apache
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• 编写Dockerfile脚本文件

vim Dockerfile
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#基于的基础镜像
FROM centos:7
#维护镜像的用户信息
MAINTAINER this is apache image <lyy>
#镜像操作指令安装apache软件
RUN yum -y update
RUN yum -y install httpd
#开启80端口
EXPOSE 80
#复制网站首页文件
ADD index.html/var/www/html/index.html
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//方法一:
#将执行脚本复制到镜像中
ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh

#启动容器时执行脚本
CMD ["/run.sh"]

//方法二:
ENTRYPOINT [ "/usr/sbin/apachectl" ]
CMD ["-D","FOREGROUND"]

//准备执行脚本 
#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/*                            #清理httpd的缓存
exec /usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND         #指定为前台运行
因为Docker容器仅在它的1号进程（PID为1）运行时，会保持运行。如果1号进程退出了，Docker容器也就退出了.

//准备网站页面
echo "this is test web" > index.html

//生成镜像
docker build -t httpd: centos7 .                #注意别忘了末尾有"."

//新镜像运行容器
docker run -d -p 1216:80 httpd : centos

//测试
http://192.168.80.80:1216/
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• 准备网站页面
  
• 生成镜像

• 新镜像运行容器
  
• 测试