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Docker Desktop功能讲解

2023-05-16

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。

概述

  • 许多人并不清楚 Docker 到底是什么，要解决什么问题，好处又在哪里？本文就来详细解释，帮助大家理解它，还带有简单易懂的实例，教你如何将它用于日常开发。

1. 环境配置的难题

  1. 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？
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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

  1. 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。
  2. 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：
  • 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。
  • 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。
  • 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

  1. 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）。
  2. 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:

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  1. 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。

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。
  1. 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。

4. 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。

5. Docker Desktop 的安装

Docker on Windows的安装请参考官方文档。

官网：
https://docs.docker.com/desktop/install/windows-install/

安装完成后，运行下面的命令，验证是否安装成功。

docker version

在这里插入图片描述

6. image 文件

  • Docker 把应用程序及其依赖，打包在 image 文件里面。只有通过这个文件，才能生成 Docker 容器。image文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件，可以生成多个同时运行的容器实例。
  • image 是二进制文件。实际开发中，一个 image 文件往往通过继承另一个 image文件，加上一些个性化设置而生成。举例来说，你可以在 Ubuntu 的 image 基础上，往里面加入 Apache 服务器，形成你的image。

列出本机的所有 image 文件。

docker image ls

在这里插入图片描述

删除 image 文件

docker image rm [imageName]  //[imageName]是镜像名称

image 文件是通用的，一台机器的 image 文件拷贝到另一台机器，照样可以使用。一般来说，为了节省时间，我们应该尽量使用别人制作好的 image 文件，而不是自己制作。即使要定制，也应该基于别人的 image 文件进行加工，而不是从零开始制作。为了方便共享，image 文件制作完成后，可以上传到网上的仓库。

Docker 的官方仓库 Docker Hub是最重要、最常用的 image 仓库。

7. 实例：hello world

下面，我们通过最简单的 image 文件“hello world”，感受一下 Docker。

首先，运行下面的命令，将 image 文件从仓库抓取到本地。

docker image pull library/hello-world

//上面代码中，docker image pull 是抓取 image 文件的命令。
//library/hello-world 是 image 文件在仓库里面的位置，
//其中 library 是 image 文件所在的组，hello-world 是 image 文件的名字。

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。
因此，上面的命令可以写成下面这样。

 docker image pull hello-world  //抓取成功以后，就可以在本机看到这个 image 文件了。
 docker image ls  //查看
 docker container run hello-worlddocker container run   //现在，运行这个 image 文件。命令会从 image 文件，生成一个正在运行的容器实例。

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。

如果运行成功，你会在屏幕上读到下面的输出。

docker container run hello-world

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
在这里插入图片描述

输出这段提示以后，hello world 就会停止运行，容器自动终止。

有些容器不会自动终止，因为提供的是服务。比如，安装运行 Ubuntu 的 image，就可以在命令行体验 Ubuntu 系统。

docker container run -it ubuntu bash  //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]

8. 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。

列出本机正在运行的容器:
docker container ls

9. 列出本机所有容器，包括终止运行的容器

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。

示例WordPress软件

接下来我选择的示例软件是 WordPress。它是一个常用软件，全世界用户据说超过几千万。同时它又非常简单，只要两个容器就够了（业务容器 + 数据库容器），很适合教学。而且，这种"业务 + 数据库"的容器架构，具有通用性，许多应用程序都可以复用。

为了加深读者理解，本文采用三种方法，演示如何架设 WordPress 网站。

  • 方法 A：自建 WordPress 容器
  • 方法 B：采用官方的 WordPress 容器
  • 方法 C：采用 Docker Compose 工具

预备工作：image 仓库的镜像网址

本教程需要从仓库下载 image 文件，但是国内访问 Docker 的官方仓库很慢，还经常断线，所以要把仓库网址改成国内的镜像站。这里推荐使用官方镜像** http://registry.docker-cn.com **。
Docker 已经提供了官方 WordPress image，直接用那个就可以了。

待续！查看下篇文章

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