此文是为自己学习 Docker 为未来的自己看的 Note，所以内容是很基础的，并且内容有相当一部分是转载和 copy 自其它牛人的博文等其他技术资料。所以写作此文的目的，就是为了降低个人搜索和查阅的麻烦，每学一手，就记一点。
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（以下为正文）
2013年发布至今， Docker 一直广受瞩目，被认为可能会改变软件行业。
## 1. 环境配置的难题
软件开发最大的麻烦事之一，就是环境配置。用户计算机的环境都不相同，你怎么知道自家的软件，能在那些机器跑起来？
用户必须保证两件事：操作系统的设置，各种库和组件的安装。只有它们都正确，软件才能运行。举例来说，安装一个 Python 应用，计算机必须有 Python 引擎，还必须有各种依赖，可能还要配置环境变量。
如果某些老旧的模块与当前环境不兼容，那就麻烦了。开发者常常会说：它在我的机器可以跑了（It works on my machine），言下之意就是，其他机器很可能跑不了。
环境配置如此麻烦，换一台机器，就要重来一次，旷日费时。很多人想到，能不能从根本上解决问题，软件可以带环境安装？也就是说，安装的时候，把原始环境一模一样地复制过来。
2. 虚拟机
虚拟机（virtual machine）就是带环境安装的一种解决方案。它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Linux 系统。应用程序对此毫无感知，因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样，而对于底层系统来说，虚拟机就是一个普通文件，不需要了就删掉，对其他部分毫无影响。
虽然用户可以通过虚拟机还原软件的原始环境。但是，这个方案有几个缺点。
（1）资源占用多
虚拟机会独占一部分内存和硬盘空间。它运行的时候，其他程序就不能使用这些资源了。哪怕虚拟机里面的应用程序，真正使用的内存只有 1MB，虚拟机依然需要几百 MB 的内存才能运行。
（2）冗余步骤多
虚拟机是完整的操作系统，一些系统级别的操作步骤，往往无法跳过，比如用户登录。
（3）启动慢
启动操作系统需要多久，启动虚拟机就需要多久。可能要等几分钟，应用程序才能真正运行。
3. Linux 容器
由于虚拟机存在这些缺点，Linux 发展出了另一种虚拟化技术：Linux 容器（Linux Containers，缩写为 LXC）。
Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统，而是对进程进行隔离。或者说，在正常进程的外面套了一个保护层。对于容器里面的进程来说，它接触到的各种资源都是虚拟的，从而实现与底层系统的隔离。
由于容器是进程级别的，相比虚拟机有很多优势。
（1）启动快
容器里面的应用，直接就是底层系统的一个进程，而不是虚拟机内部的进程。所以，启动容器相当于启动本机的一个进程，而不是启动一个操作系统，速度就快很多。
（2）资源占用少
容器只占用需要的资源，不占用那些没有用到的资源；虚拟机由于是完整的操作系统，不可避免要占用所有资源。另外，多个容器可以共享资源，虚拟机都是独享资源。
（3）体积小
容器只要包含用到的组件即可，而虚拟机是整个操作系统的打包，所以容器文件比虚拟机文件要小很多。
总之，容器有点像轻量级的虚拟机，能够提供虚拟化的环境，但是成本开销小得多。
4. 为什么要使用 Docker
作为一种新兴的虚拟化方式，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。
由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，往往可以运行更多数量的应用。
传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而 Docker 容器应用，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。
开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致，导致有些 bug 并未在开发过程中被发现。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现 「这段代码在我机器上没问题啊」 这类问题。
对开发和运维（DevOps）人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。
使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过 [Dockerfile](https://docker_practice.gitee.io/image/dockerfile) 来进行镜像构建，并结合 持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试，而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合 持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。
而且使用 Dockerfile 使镜像构建透明化，不仅仅开发团队可以理解应用运行环境，也方便运维团队理解应用运行所需条件，帮助更好的生产环境中部署该镜像。
由于 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本，其运行结果是一致的。因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。
Docker 使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外，Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的 官方镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。
| 特性 | 容器 | 虚拟机 |
|---|
| 启动 | 秒级 | 分钟级 |
| 硬盘使用 | 一般为 MB | 一般为 GB |
| 性能 | 接近原生 | 弱于 |
| 系统支持量 | 单机支持上千个容器 | 一般几十个 |
## 5. Docker 是什么？
Docker 属于 Linux 容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。
Docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker，就不用担心环境问题。
总体来说，Docker 的接口相当简单，用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样。
详细的 Docker 介绍可见：[XX](https://docker_practice.gitee.io/introduction/what.html)
6. Docker 的用途
Docker 的主要用途，目前有三大类。
（1）提供一次性的环境。比如，本地测试他人的软件、持续集成的时候提供单元测试和构建的环境。
（2）提供弹性的云服务。因为 Docker 容器可以随开随关，很适合动态扩容和缩容。
（3）组建微服务架构。通过多个容器，一台机器可以跑多个服务，因此在本机就可以模拟出微服务架构。
7. Docker 的安装
Docker 是一个开源的商业产品，有两个版本：社区版（Community Edition，缩写为 CE）和企业版（Enterprise Edition，缩写为 EE）。企业版包含了一些收费服务，个人开发者一般用不到。下面的介绍都针对社区版。
Docker CE 的安装请参考官方文档，也可参考这本[中文线上电子书教程](https://docker_practice.gitee.io/install/)。
=========经过一段安装过程==========
安装完成后，运行下面的命令，验证是否安装成功。
$ docker version2$ docker info
Docker 需要用户具有 sudo 权限，为了避免每次命令都输入sudo，可以把用户加入 Docker 用户组（官方文档）。也可以每次执行 Docker 的命令时都带上 sudo。
$ sudo usermod -aG docker $USER
Docker 是服务器—-客户端架构。命令行运行docker命令的时候，需要本机有 Docker 服务。如果这项服务没有启动，可以用下面的命令启动（官方文档）。
1# 以下命令仅适用于 Linux 系统2# service 命令的用法3$ sudo service docker start45# systemctl 命令的用法 (RHEL7/Centos7)6$ sudo systemctl start docker
接下来很重要的事，是修改 Docker 的官方仓库到国内的镜像网站。
- 参考[镜像加速器](https://docker_practice.gitee.io/install/mirror.html)！
8. 实例：Hello-world
由于 Docker 官方提供的 image 文件，都放在library组里面，所以它的是默认组，可以省略。
1# 抓取官方的 hello-world 镜像：2$ docker image pull hello-world34# 查看5$ docker image ls67# 运行这个 image 文件。8$ docker container run hello-world910Hello from Docker!11This message shows that your installation appears to be working correctly.1213... ...14# (运行成功！)
注意，docker container run命令具有自动抓取 image 文件的功能。如果发现本地没有指定的 image 文件，就会从仓库自动抓取。因此，前面的docker image pull命令并不是必需的步骤。
有些容器不会自动终止，因为提供的是服务。对于那些不会自动终止的容器，必须使用docker container kill 命令手动终止。
$ docker container kill [containID]
9. 容器文件
image 文件生成的容器实例，本身也是一个文件，称为容器文件。也就是说，一旦容器生成，就会同时存在两个文件： image 文件和容器文件。而且关闭容器并不会删除容器文件，只是容器停止运行而已。
1# 列出本机正在运行的容器2$ docker container ls34# 列出本机所有容器，包括终止运行的容器5$ docker container ls --all
上面命令的输出结果之中，包括容器的 ID。很多地方都需要提供这个 ID，比如上一节终止容器运行的docker container kill命令。
终止运行的容器文件，依然会占据硬盘空间，可以使用docker container rm命令删除。
$ docker container rm [containerID]
运行上面的命令之后，再使用docker container ls --all命令，就会发现被删除的容器文件已经消失了。
10. Dockerfile 文件
Dockerfile 文件，它是一个文本文件，用来配置 image。Docker 根据 该文件生成二进制的 image 文件。
关于 Dockerfile 的写作规则和可用的指令，请查阅：
下面是记录我制作某次 Dockerfile 镜像时用的代码：
1# 该 image 文件继承我自己的 gwave image，冒号表示标签，这里标签是2.0.0，即2.0.0版本的 gwave。2FROM iphysreserch/gwave:2.0.034# 将当前目录下的所有文件(除了.dockerignore排除的路径),都拷贝进入 image 文件里微系统的/waveform目录5COPY . /waveform67# 指定接下来的工作路径为/waveform (也就是微系统的 pwd)8WORKDIR /waveform910# 定义一个微系统里的环境变量11ENV VERSION=2.0.0 # optional1213# 将容器 3000 端口暴露出来， 允许外部连接这个端口14EXPOSE 3000 # optional1516# 在/waveform目录下，运行以下命令更新系统程序包。注意，安装后所有的依赖都将打包进入 image 文件17RUN apt-get update && apt-get upgrade # optional1819# 将我这个 image 做成一个 app 可执行程序，容器启动后自动执行下面指令20ENTRYPOINT [bash, setup.sh]
可以在项目的根目录下创建一个 .dockerignore 文件夹，表示可排除的文件，类似 .gitignore。
也可将 ENTRYPOINT 换做 CMD ，都是容器启动后自动执行指令，简单区别就是 ENTRYPOINT 可以在本地启动容器时加额外的shell参数。另外，一个 Dockerfile 可以包含多个RUN命令，但是只能有一个CMD 或者 ENTRYPOINT 命令。
1CMD bash setup.sh
11. 创建 image
有了 Dockerfile 文件以后，就可以使用docker image build命令创建 image 文件了
$ docker image build -t my-demo .2# 或者3$ docker image build -t my-demo:0.0.1 .
上面代码中，-t参数用来指定 image 文件的名字，后面还可以用冒号指定标签。如果不指定，默认的标签就是latest。最后的那个点表示 Dockerfile 文件所在的路径，上例是当前路径，所以是一个点。
如果运行成功，就可以看到新生成的 image 文件my-demo了。
$ docker image ls -a
12. 删除 image
若生成 image 有误等情况，导致出现难以正常删除的 image，可执行下面的代码即可！
$ docker rmi $(docker images -f dangling=true -q)
13. 生成容器
docker container run命令会从 image 文件生成容器。
比如下面的例子：
$ docker container run -p 8000:3000 -it my-demo /bin/bash2# 或者3$ docker container run -p 8000:3000 -it my-demo:0.0.1 /bin/bash
上面命令的各个参数含义如下：
-p参数：容器的 3000 端口映射到本机的 8000 端口。-it参数：容器的 Shell 映射到当前的 Shell，然后你在本机窗口输入的命令，就会传入容器。my-demo:0.0.1：image 文件的名字（如果有标签，还需要提供标签，默认是 latest 标签）。/bin/bash：容器启动以后，内部第一个执行的命令。这里是启动 Bash，保证用户可以使用 Shell。
如果一切正常，运行上面例子的命令以后，就会返回一个命令行提示符，进入到“微系统”里啦！
1root@66d80f4aaf1e:/app#
14. 终止容器
若在容器的命令行中，按下 Ctrl + c 停止进程，然后按下 Ctrl + d （或者输入 exit）退出容器。
此外，不管是容器中，还是本机的终端里，也都可以用docker container kill终止容器运行。
1# 在本机的另一个终端窗口，查出容器的 ID2$ docker container ls34# 停止指定的容器运行5$ docker container kill [containerID]
容器停止运行之后，并不会消失，用下面的命令删除容器文件。
1# 查出容器的 ID2$ docker container ls --all34# 删除指定的容器文件5$ docker container rm [containerID] # containerID 可以输入前几个关键词即可
或者对于指定过 name 的容器进程，可如下例子来关闭 stop 并删除 rm 容器：
$ docker run -p 6379:6379 --name gredis -d redis2# ... runing ...3$ docker stop gredis4$ docker rm gredis
也可以使用docker container run命令的--rm参数，在容器终止运行后自动删除容器文件，如下面的例子：
$ docker container run --rm -p 8000:3000 -it koa-demo /bin/bash
15. 发布 image
容器运行成功后，就确认了 image 文件的有效性。这时，我们就可以考虑把 image 文件分享到网上，让其他人使用。
首先，去 hub.docker.com 或 cloud.docker.com 注册一个账户。然后，用下面的命令登录。
$ docker login
接着，为本地的 image 标注用户名和版本。
$ docker image tag [imageName] [username]/[repository]:[tag]2# 实例3$ docker image tag my-demos:0.0.1 iphysresearch/my-demos:0.0.1
也可以不标注用户名，重新构建一下 image 文件。
$ docker image build -t [username]/[repository]:[tag] .
最后，发布 image 文件。
$ docker image push [username]/[repository]:[tag]
发布成功以后，登录 hub.docker.com，就可以看到已经发布的 image 文件。
Appendix. 其他有用的命令
docker 的主要用法就是上面这些，此外还有几个命令，也非常有用。
（1）docker container start
前面的docker container run命令是新建容器，每运行一次，就会新建一个容器。同样的命令运行两次，就会生成两个一模一样的容器文件。如果希望重复使用容器，就要使用docker container start命令，它用来启动已经生成、已经停止运行的容器文件。
$ docker container start [containerID]
（2）docker container stop
前面的docker container kill命令终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 SIGKILL 信号。而docker container stop命令也是用来终止容器运行，相当于向容器里面的主进程发出 SIGTERM 信号，然后过一段时间再发出 SIGKILL 信号。
$ bash container stop [containerID]
这两个信号的差别是，应用程序收到 SIGTERM 信号以后，可以自行进行收尾清理工作，但也可以不理会这个信号。如果收到 SIGKILL 信号，就会强行立即终止，那些正在进行中的操作会全部丢失。
（3）docker container logs
docker container logs命令用来查看 docker 容器的输出，即容器里面 Shell 的标准输出。如果docker run命令运行容器的时候，没有使用-it参数，就要用这个命令查看输出。
$ docker container logs [containerID]
（4）docker container exec
docker container exec命令用于进入一个正在运行的 docker 容器。如果docker run命令运行容器的时候，没有使用-it参数，就要用这个命令进入容器。一旦进入了容器，就可以在容器的 Shell 执行命令了。
$ docker container exec -it [containerID] /bin/bash
（5）docker container cp
docker container cp命令用于从正在运行的 Docker 容器里面，将文件拷贝到本机。下面是拷贝到当前目录的写法。
$ docker container cp [containID]:[/path/to/file] .
（待续）
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