S8_Docker

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画板

使用 Docker 容器

接下来我们来尝试几个例子，体验 Docker 环境的独立性与易用性。

在 Ubuntu 容器中使用 shell

  • docker run -it --rm --name ubuntu-container ubuntu:20.04

这里，**--rm** 代表容器停止运行（退出）之后，会被立刻删除；--name 参数代表给容器命名，如果没有加这个参数，那么 docker 会给容器随机起一个格式类似于 gracious_brahmagupta 的名字。

**-it** 是为了获得可交互的 Shell 所必须的。**-i** 会将容器的 init（主进程，这里是 **/bin/bash**）的标准输入与 **docker** 这个程序的标准输入相连接；而 **-t** 会告知主进程输入为终端（TTY）设备。

在执行以上命令之后，你会获得一个 Ubuntu 20.04 的容器环境，退出 Shell 之后容器就会被销毁。

如果没有加上 --rm，退出后可以使用 **docker ps -a** 查看系统中所有的容器。

$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND   CREATED         STATUS                     PORTS     NAMES
39d8ef1d4acf   ubuntu:20.04   "bash"    4 seconds ago   Exited (0) 2 seconds ago             ubuntu-container

之后使用 docker start 启动容器。

$ sudo docker start -ai ubuntu-container  #使用name或容器ID都可以
root@39d8ef1d4acf:/#

-a 代表连接输出以及信号。最后的 ubuntu-container 代指我们刚刚创建的那个容器。也可以输入容器的 ID 来启动（不需要输入完整的 ID，只需要前几位即可）：

$ sudo docker start -ai 39d
root@39d8ef1d4acf:/#

如果忘记加上了参数直接启动，也可以使用 **docker attach** 将容器的主进程的输入输出接上。

  • 如果附加到一个已经附加了其他会话的容器，所有会话将共享相同的标准输入、输出和错误输出。这意味着多个会话中的输出可能会混杂在一起。
  • 使用 docker attach 进行交互时，需要注意正确设置分离键序列，以确保能够安全地分离而不停止容器。
    • docker attach –detach-keys=“ctrl-c” my_container
    • 附加到 my_container 容器，并设置 ctrl-c 为分离键序列。
$ sudo docker attach ubuntu-container
root@39d8ef1d4acf:/#

docker exec 也可以完成相似的事情：它可以在容器中执行指定的命令（当然也包括 Shell 了）。

$ sudo docker exec -it ubuntu-container bash
root@39d8ef1d4acf:/#

由于 **docker exec** 创建的进程不是主进程，退出后容器也不会退出，适合需要调试容器的场合。

与 docker start 相对应，docker stop 可以关闭一个容器，docker rm 可以删除一个容器。

$ sudo docker stop ubuntu-container
39d
$ sudo docker rm ubuntu-container
39d

在 MkDocs 容器中构建本书

  • 从 GitHub 上获取本书源码：git clone https://github.com/ustclug/Linux101-docs.git
  • docker run --rm -v ${PWD}/Linux101-docs:/docs -p 8000:8000 squidfunk/mkdocs-material

在执行完成之后，可以使用浏览器访问本地的 8000 端口，以查看构建结果。

这里多出了两个参数：

  • -v: 代表将本地的文件（夹）「挂载」（实际是 bind mount）到容器的对应目录中（这里是 /docs）。注意这个参数只接受绝对路径，所以这里读取了 PWD 这个变量，通过拼接的方式拼出绝对路径。
  • -p 8000:8000: 代表将容器的 8000 端口暴露在主机的 8000 端口上，否则容器外部访问不了 8000 端口。
  • 另外，我们不需要在终端中与容器中的进程进行交互，所以没有设置 -it 参数。

构建自己的 Docker 镜像

手工构建镜像

docker commit 命令可以从当前运行的容器新建镜像。以下是一个简单的例子：

$ sudo docker run -it ubuntu
root@82d245a5a4a1:/# apt update && apt install curl
（输出省略）
root@82d245a5a4a1:/# exit
exit
$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                COMMAND                  CREATED             STATUS                      PORTS               NAMES
82d245a5a4a1        ubuntu               "/bin/bash"              2 minutes ago       Exited (0) 23 seconds ago                       laughing_elgamal
$ sudo docker commit 82d245a5a4a1
sha256:fe0a84d81b867949b27bacec4794303852b05ae76df14818bae85751b14f6e20
$ sudo docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
<none>              <none>              fe0a84d81b86        54 seconds ago      116MB
$ sudo docker save fe0a84d81b86 > example.tar
$ ls -lh example.tar
-rw-r--r-- 1 ustc ustc 114M Feb 10 17:48 example.tar

得到的 example.tar 即为我们的 Docker 镜像。可以使用 docker load < example.tar 的方式在其他环境中加载。但是，从可维护性等方面考虑，我们更推荐以下使用 Dockerfile 的做法。

使用 Dockerfile 自动化构建

Dockerfile 是构建 Docker 镜像的标准格式，下面会举一些例子。我们会基于这些例子简单介绍 Dockerfile 的语法。

构建简单的交叉编译环境

这个例子尝试使用 Debian 仓库中的 RISC-V 交叉编译工具链与 QEMU 模拟器构建一个简单的用于交叉编译的环境。

FROM debian:buster-slim

RUN sed -i 's/deb.debian.org/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list && \
    apt update && apt install -y --no-install-recommends \
        gcc-riscv64-linux-gnu g++-riscv64-linux-gnu libc6-dev-riscv64-cross \
        binutils-riscv64-linux-gnu libstdc++-dev-riscv64-cross \
        qemu-system-misc qemu-user-static qemu-user binfmt-support \
        fish vim

WORKDIR /workspace/
ENV QEMU_LD_PREFIX=/usr/riscv64-linux-gnu/

CMD ["fish"]

通过使用 docker build，我们可以构建出镜像。

sudo docker build -t riscv-cross:example .

<font style="color:#A58F04;">-t </font>riscv-cross:example 代表为这个镜像打上 riscv-cross:example 的标签。构建完成后，使用 docker run 执行即可：

$ sudo docker run -v ${PWD}/workspace:/workspace -it riscv-cross:example
Welcome to fish, the friendly interactive shell
root@dec3d33003ee /workspace# vim helloworld.c
root@dec3d33003ee /workspace# riscv64-linux-gnu-gcc helloworld.c
root@dec3d33003ee /workspace# qemu-riscv64 ./a.out
Hello, world!

从这个例子中，我们可以看到 Dockerfile 的一些指令：

  1. **<font style="color:#4C16B1;">FROM</font>** 定义了基础镜像，之后执行的命令都是在基础镜像之上进行操作。如果希望基础镜像为空，可以使用 FROM scratch。
  2. **<font style="color:#5C8D07;">RUN</font>** 指定了在镜像中执行的命令。可以注意到，我们将多个命令合并在了一起执行，这有助于减小镜像的冗余大小。
  3. **<font style="color:#A58F04;">WORKDIR</font>** 可以切换当前的所在的工作目录。
  4. **<font style="color:#C75C00;">ENV</font>** 指定了当前的环境变量。
  5. **<font style="color:#AD1A2B;">CMD</font>** 指定了容器启动时执行的命令。

Docker 在根据 Dockerfile 构建时，会从上到下执行这些指令，每条指令对应镜像的一层。Docker 容器镜像的独特之处就在于它的分层设计：在构建镜像时每层的更改会叠加在上一层上（这意味着，上一层的所有数据仍然会保留，即使在新的一层删除了）；如果某一层已经存在，Docker 会直接使用这一层，节约构建的时间和占用的空间。

在生产环境中运行使用 Flask 编写的简单网站

Flask 是一个知名的 Python web 框架。本例子包含了一个运行 Flask 编写的网站的简单 Dockerfile（不包含数据库等部分）：

FROM tiangolo/uwsgi-nginx-flask:python3.8

RUN pip3 config set global.index-url https://mirrors.bfsu.edu.cn/pypi/web/simple
RUN pip3 install pyopenssl

COPY ./app /app

这里使用了 COPY 指令，将本地的 app 目录复制进容器镜像的 /app 中。

使用 Docker Compose 自动运行容器

Docker Compose 是一个方便的小型容器编排工具。如果前面安装的是 docker.io 软件包，那么系统中可能未安装 docker-compose，使用以下命令安装：

$ sudo apt install docker-compose

使用 Docker Compose 创建 WordPress 博客

WordPress 是一个知名的博客应用。本例子使用 Docker Compose，创建了一个使用 MySQL 数据库的 WordPress。

新建一个文件夹，在其中放入一个名为 docker-compose.yml 的配置文件：

version: "3"
services:
  db:
    image: mysql:5.7
    container_name: wordpress_db
    restart: always
    volumes:
      - ./mysql:/var/lib/mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: linux101-test
      MYSQL_DATABASE: wordpress
      MYSQL_ROOT_HOST: "%"

  wordpress:
    image: wordpress:latest
    container_name: wordpress
    restart: always
    ports:
      - "80:80"
    depends_on:
      - db
    volumes:
      - ./wp-content:/var/www/html/wp-content
    environment:
      WORDPRESS_DB_HOST: db:3306
      WORDPRESS_DB_USER: root
      WORDPRESS_DB_PASSWORD: linux101-test

在文件夹中运行 docker-compose up 命令即可启动样例，在 127.0.0.1:80 上即可看到 WordPress 的初始化界面。用 docker-compose up -d 命令可以让容器分离（detach）命令行。运行完成后，可以使用 docker-compose down 停止并删除容器。