docker のコアコンポーネントとは何ですか

Docker には 3 つのコア コンポーネントがあります: 1. イメージ、Linux ファイル システム、2. コンテナ、イメージのランタイム インスタンス、3. リポジトリ、イメージの一元的な保存場所。

このチュートリアルの動作環境: linux5.9.8 システム、docker-1.13.1 バージョン、Dell G3 コンピューター。

Docker の 3 つのコア コンポーネント

• イメージ

• コンテナ

• リポジトリ

イメージ

Docker イメージとは何ですか?

簡単に理解すると、Docker イメージは Linux ファイル システム (ルート ファイル システム) であり、このファイル システムには Linux カーネルで実行できるプログラムと対応するデータが含まれています。

これについて言えば、Linux オペレーティング システムに関連する知識をいくつか追加する必要があるかもしれません。

一般に、Linux は 2 つの部分に分かれています: Linux カーネル (Linux カーネル) とユーザー空間、私たちが一般的に使用している Ubuntu や CentOS などのオペレーティング システムは、実際には、Linux カーネルに基づいて、さまざまなメーカーが独自のソフトウェアやツール (ツール) を追加して形成されたディストリビューション バージョン (Linux ディストリビューション) です。

したがって、イメージを上記のユーザー空間と考えることもでき、Docker がイメージを介してコンテナーを作成すると、イメージによって定義されたユーザー空間がホスト上で独立した分離されたプロセスとして実行されます。 Linux カーネルの上にあります。

ここで、ミラーリングの 2 つの特徴を強調したいと思います。

• ミラーは層状 (レイヤー) です。つまり、ミラーは複数の中間層で構成できます。ミラー 同じ中間層を共有することも、画像にもう 1 つの層を追加して新しい画像を生成することもできます。

• ミラーは読み取り専用です: ミラーが構築された後は変更できません。上で述べたのは、新しいミラーを構築するためにレイヤーを追加することです。コンテナは動的に変更できるため、一時コンテナが実際に作成され、コンテナ上でファイルが追加または削除されて新しいイメージが形成されます。

#次の図を見ると、Docker イメージと Linux の関係をよりよく理解できます。

# #イメージを操作するためのコマンド

Docker でのイメージ操作に関連するコマンドはすべて docker image サブコマンドの下にあり、docker image --help コマンドを通じて docker image サブコマンドを確認できます。コマンドの詳細なドキュメントは次のとおりです。

Usage:  docker image COMMAND

Manage images

Commands:
build       Build an image from a Dockerfile（构建镜像的命令）
history     Show the history of an image（显示镜像构建历史过程）
import      Import the contents from a tarball to create a filesystem image（导入一个由容器导出的镜像）
inspect     Display detailed information on one or more images（显示一个镜像的详细信息）
load        Load an image from a tar archive or STDIN（从一个文件或标准输入流中导入镜像）
ls          List images（查看镜像列表）
prune       Remove unused images（删除虚悬镜像）
pull        Pull an image or a repository from a registry（从仓库拉取镜像）
push        Push an image or a repository to a registry（推送镜像到仓库）
rm          Remove one or more images（删除镜像）
save        Save one or more images to a tar archive（streamed to STDOUT by default)(保存镜像到文件）
tag         Create a tag TARGET_IMAGE that refers to SOURCE_IMAGE（给镜像打标签）

Get the image

Docker をインストールした後、ローカルには何もありません。もちろん、自分でビルドすることもできますが、Docker が提供する公式ウェアハウス サービスである Docker Hub から公式またはサードパーティがビルドしたイメージをプルする方が便利です。

Docker image pull を使用してイメージをプルできます。形式は次のとおりです:

docker image pull [OPTIONS] NAME[:TAG|@DIGEST]

もちろん、docker image pull には、次のようなより簡潔な使用法があります:

docker pull [OPTIONS] NAME[:TAG|@DIGEST]

イメージをプルするには、Docker レジストリの URL とポート番号を指定する必要があります。デフォルトは Docker Hub です。また、ウェアハウス名とラベルも指定する必要があります。ウェアハウス名とラベルは一意です。画像を決定し、ラベルは省略可能です。省略した場合はデフォルトで使用されます。タグ名には最新が使用され、ウェアハウス名は作者名とソフトウェア名で構成されます。

したがって、パラメーターを省略した後、たとえば centos イメージをプルしたい場合は、次の簡単なコマンドを使用して Docker Hub からイメージをプルできます:

$ docker pull centos

ローカル ミラーの表示

上記の方法でミラーをローカルにプルしましたが、ローカルにどのミラーがあるかを確認するにはどうすればよいでしょうか?次のコマンドを使用して、すべてのローカル イメージを表示できます。

$ docker image ls

もちろん、Docker には、次のようなより簡潔な記述方法が用意されています。

$ docker images

Virtual Mirror

Docker イメージ名はウェアハウス名とラベルで構成されていることがわかっていますが、ウェアハウス名とラベルの両方が であるイメージが表示されることがあります。この種のイメージは仮想イメージです。下の図に示すように:

ダングリング イメージは通常、docker pull を使用して最新のイメージをプルするときに生成される新しいイメージです。新しいイメージにはウェアハウス名とラベルが付けられ、古いイメージのウェアハウスとタグは解除されて仮想イメージになります。

次のステートメントを使用して、すべてのハング イメージを出力できます:

$ docker image ls -f dangling=true

一般的なハング イメージはもう効果がないため、クリーンアップできます。次のコマンドは、すべてのハング イメージを消去できます。仮想イメージ:

$ docker image prune

ただし、有用な仮想イメージを保持したい場合は、docker tag コマンドを使用して、イメージのウェアハウス名とタグの名前を変更できます:

$ docker tag 621d57f27e93 "test:1.0"

画像のエクスポートとインポート

如果想与别人共享某个镜像，除了从镜像服务仓库中pull镜像和把镜像push到仓库上去之外，其实我们还可以将本地构建好的镜像直接导出并保存为文件发送给别人，如下：

$ docker image save /tmp/test_image.tar.gz

而当你拿到别人导出的镜像文件，你可以使用docker load命令把镜像加载到本地的Docker镜像列表中，如下：

$ docker load < /tmp/test_image.tar.gz

删除本地镜像

要删除一个或多个本地的镜像，可以使用下面的命令：

docker image rm [option] IMAGE1,IMAGE2,...IMAGEn

也可以使用更简洁的方式，如：

docker rmi  [option]  IMAGE1,IMAGE2,...IMAGEn

可以使用镜像的长ID、镜像短ID、镜像摘要以及镜像名称来删除镜像，如下：

$ docker rmi f7302e4ab3a8

一般更常用镜像的短ID，如：

$ docker rmi f7302

使用镜像的摘要也可以删除镜像，镜像的摘要可以使用下面的命令查询：

$ docker image ls --digests

当然我们想要清除本地全部镜像时，可以使用下面的命令，不过一般不建议使用。

$ docker rmi $(docker images -qa)

另外，一般如果镜像已经被使用来创建容器，使用上面的命令删除会报下面的错误，告诉我们该镜像已经被使用，不允许删除。

Error response from daemon: conflict: unable to remove repository reference "mysql:5.7" (must force) - container ccd406c07a78 is using its referenced image e1e1680ac726

对于已经被用于创建容器的镜像，删除方法有两种，一种是先把容器删除，再删除镜像，另一种则只需要在删除镜像的命令中跟一个-f参数便可，如：

$ docker rim -f f7302

使用docker commit构建镜像

上面的例子都是直接使用官方提供的镜像，其实，除了从官方仓库或其他镜像仓库拉取别人构建好的镜像外，我们也可以构建自己的镜像，一般有以下两种构建方式。

使用docker commit命令，我们可以将修改过的容器重新提交为一个镜像，如：

$ docker commit conntaner_id my-hello:1.0

使用这种方式构建的镜像，我们称为黑箱镜像，就是一个黑箱子一样，别人并不知道我们对容器做了哪些修改和操作，所以会对其安全性有所质疑。

所以不推荐使用这种方式构建镜像，下面我们介绍一种更加通用且方便的方式。

使用Dockerfile构建镜像

一般推荐编写Dockerfile来构建一种镜像，Docker Hub上的镜像都是采用这种方式构建的，采用这种方式的好处就是，我们不用把镜像分发给别人，而只是把Dockerfile和相应需要写入镜像的资料发给别人，别人也能自己构建镜像，安全透明。

编写一个简单的Got程序

package main
import "fmt"

func main(){
fmt.Println("Hello Go")
}

将Go程序编译为可执行程序，如：

$ go build hello.go

编写Dockerfile文件

下面我们编写一个简单的Dockerfile文件，构建自己的第一个镜像，如下：

# 从一个空白的镜像开始
FROM stratch
ADD hello /
# 执行
CMD /hello

开始构建镜像

编写好Dockerfile文件后，需要使用docker build命令进行构建，docker build命令的格式如下：

$ docker build [OPTIONS] PATH | URL | -

# 注意最后的点(.)表示当前目录，即Dockerfile所在的目录
$ docker build -t "hello-go:1.0" .

上面只是简单演示了使用Dockerfile文件如何构建镜像，关于Dockerfile，还有许多更加深入地用法，我们之后有机再谈。

容器（Container）

容器与镜像的关系，就如同面向编程中对象与类之间的关系。

因为容器是通过镜像来创建的，所以必须先有镜像才能创建容器，而生成的容器是一个独立于宿主机的隔离进程，并且有属于容器自己的网络和命名空间。

我们前面介绍过，镜像由多个中间层（layer）组成，生成的镜像是只读的，但容器却是可读可写的，这是因为容器是在镜像上面添一层读写层（writer/read layer）来实现的，如下图所示：

操作容器的相关命令

Usage:  docker container COMMAND

Manage containers

Commands:
attach      Attach local standard input, output, and error streams to a runnin                                                                                             g container
commit      Create a new image from a container's changes（把容器保存为镜像）
cp          Copy files/folders between a container and the local filesystem
create      Create a new container（创建一个新的容器）
diff        Inspect changes to files or directories on a container's filesyste                                                                                             m
exec        Run a command in a running container（在一个运行的容器中执行命令）
export      Export a container's filesystem as a tar archive
inspect     Display detailed information on one or more containers
kill        Kill one or more running containers（杀死一个或多个正在运行的容器）
logs        Fetch the logs of a container
ls          List containers（显示本地容器列表）
pause       Pause all processes within one or more containers
port        List port mappings or a specific mapping for the container
prune       Remove all stopped containers
rename      Rename a container（重命名容器）
restart     Restart one or more containers（重启一个或多个容器）
rm          Remove one or more containers（删除一个或多个容器）
run         Run a command in a new container（运行一个新的容器）
start       Start one or more stopped containers
stats       Display a live stream of container(s) resource usage statistics
stop        Stop one or more running containers（停止一个或多个容器）
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 one or more containers stop, then print their exit codes

启动容器

启动容器有几种不同的方式，最常用的方法是使用docker run命令可以通过镜像创建一个容器，如：

# /bin/bash表示运行容器后要执行的命令
$ docker run -it centos /bin/bash

docker run命令有一些比较常用的参数，比如容器是一种提供服务的守护进程，那么通常需要开放端口供外部访问，如：

$ docker run -p 80:80 nginx

也可以为容器指定一个名称，如：

$ docker run -p 80:80 --name webserver nginx

另外一种则是使用docker start命令重新启动已经停止运行的容器，如：

# container_id表示容器的id
$ docker start container_id

而对于正在运行的容器，也可以通过docker restart命令重新启动，如：

# container_id表示容器的id
$ docker restart container_id

查看本地容器列表

运行容器后，我们可以通过下面的命令查看本地所有容器：

$ docker container ls

不过docker container ls也简洁的写法：

$ docker ps

上面命令执行结果如下：

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                               NAMES
f4f184f5ffb9        redis:latest        "docker-entrypoint.s…"   6 seconds ago       Up 4 seconds        0.0.0.0:6379->6379/tcp              myredis
f7d970e7d4ce        mysql:5.7           "docker-entrypoint.s…"   7 seconds ago       Up 5 seconds        0.0.0.0:3306->3306/tcp, 33060/tcp   docker-mysql

上面的命令只会显示正在运行的容器，如果要显示全部容器，包含退出执行的，可以加参数-a，如：

$ docker ps -a

有时候，我们只想查到容器的ID，可以用下面的命令：

$ docker ps -aq

执行结果：

f4f184f5ffb9
f7d970e7d4ce

停止容器

对于已经不需要的容器，可以使用docker stop命令停止其运行，如：

$ docker stop container_id1，container_id2...

批量停止容器，如：

$ docker stop $(docker ps -qa)

容器的三种运行模式

概括而言，Docker容器大体上有三种运行模式，如下：

运行后退出

下面语句创建的容器，在运行后会退出。

$ docker run centos echo "hellowrold"

常驻内存，就是守护进程的模式

如果容器中运行一个守护进程，则容器会一直处于运行状态，如：

$ docker run -d -p 80:80 nginx

交互式

我们也可以在运行容器时，直接与容器交互。

$ docker run -it centos /bin/bash

删除容器

$ docker container rm container_id

删除容器的命令也有简洁的写法，如下：

$ docker rm container_id

也可以像上面批量停止容器一样，我们也可以批量删除容器，如：

$ docker rm $(docker ps -qa)

进入容器

对于正在运行的容器，我们也可以通过docker exec命令再次进入容器，如：

$ docker exec -it f4f184f5ffb9 /bin/bash

需要指定容器的id或name，上面的命令我们用的是ID。

导出容器为镜像

$ docker export -o ./image.tar.gz f4f184f5ffb9

将容器导出后，我们可以另外一台有安装Docker的电脑中将文件包导入成为镜像，如：

$ docker import image.tar.gz

上面讲的是容器的概念和一些常用的命令，关于容器，还可以设置数据卷和网络空间，这些我们有机会后面再谈。

仓库（Repository）

仓库（Repository）是集中存储镜像的地方，这里有个概念要区分一下，那就是仓库与仓库服务器(Registry)是两回事，像我们上面说的Docker Hub，就是Docker官方提供的一个仓库服务器，不过其实有时候我们不太需要太过区分这两个概念。

公共仓库

公共仓库一般是指Docker Hub，前面我们已经多次介绍如何从Docker Hub获取镜像，除了获取镜像外，我们也可以将自己构建的镜像存放到Docker Hub，这样，别人也可以使用我们构建的镜像。

不过要将镜像上传到Docker Hub，必须先在Docker的官方网站上注册一个账号，注册界面如下，按要求填写必要的信息就可以注册了，很简单的。

注册好了之后，可以在本地使用命令登录到Dokcer Hub了，过程如下：

# 在命令行中输入
$ docker login

在输入账号密码登录到Docker Hub之后，便可以使用docker push命令把镜像推送到Docker Hub。

$ docker push test:1.0

私有仓库

有时候自己部门内部有一些镜像要共享时，如果直接导出镜像拿给别人又比较麻烦，使用像Docker Hub这样的公共仓库又不是很方便，这时候我们可以自己搭建属于自己的私有仓库服务，用于存储和分布我们的镜像。

Docker官方提供了registry这个镜像，可以用于搭建私有仓库服务，我们把镜像拉到本地之后，用下面命令创建该镜像的容器便可以搭建一个仓库服务，如下：

$ docker run -d -p 5000:5000 --restart=always --name registry registry

假设我们把一台IP为192.168.0.100的服务器作为仓库服务，并运行上面的语句，那么我们可以下面的语句重新构建上面的镜像，如：

$ docker build -t "192.168.0.100/hello-go:1.0" .

然后使用下面的语句推送到自己的私有仓库服务器：

$ docker push 192.168.0.100/hello-word:1.0

小结

镜像是静态的概念，构建完成之后便不能再修改，而容器则是一个动态的概念，使用Docker可以简单轻松地创建或删除容器，镜像与容器的关系，就如同面向对象编程中的类与对象的关系，而仓库则是存储和分发镜像的地方。

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