做开发的应该很多人都知道Docker，就算是没有用过，应该也有所耳闻。这款开源于2013年的工具一经问世，便迅速火爆起来，在微服务、项目迁移、云等方面备受欢迎。如今它的github项目已经达到54k个star。Docker到底是什么？它有什么优点使得它如此受欢迎？到底该怎么使用？本文就从以上几点进行阐述，希望通过这篇文章能够让大家对Docker有一个清晰的认识。
什么是Docker？
Docker是由dotCloud公司发起并与2013年开源的一个项目，一径开源就备受欢迎，其主要项目至今在github已经54k个star。它是使用Go语言开发实现，基于Linux内核cgroup、namespace以及AUFS类等技术对进程进行封装隔离，属于一种操作系统层面的虚拟化技术。此后，进一步开发开始使用runC和containerd，进一步封装，从文件系统到网路互联，再到进行都进行隔离，极大的简化了容器的创建和维护，使得Docker比虚拟机更为轻便、快捷。
为什么要用Docker？
Docker与传统虚拟机一样，同属于虚拟化技术，但是它拥有众多虚拟机无法比拟的优势：
- 持续交付和部署
- 更快的迁移
- 更高效的利用系统资源
- 更快的启动时间
- 一致的运行环境
- 更轻松的维护和扩展
容器与虚拟机的对比详情如下：
对于大多数开发人员感受最为就是前两点：持续交付和部署、更快的迁移。
我想这对于很多开发人员都是一个很头疼的问题，在开发过程中会遇到这种抱怨：“在我电脑上可以运行啊？为什么换一台电脑就不行了？”
虽然诸如maven、nodejs的package.json、Python的requirement的出现使得迁移变得简单，但是它们更多的是使得在第三方工具包的迁移方面变得简单方面，但是在系统和开发环境方面却没有什么作用。docker确保了直行环境的一致性，可以在多平台上运行，使得应用迁移更加容易。此外，docker使用分层存储以及镜像技术，使得应用重复部分的复用更加容易，可以基于基础镜像做更多的扩展，使得系统的维护变得更加简单。
基本概念
使用docker接触最多的就是以下3个概念，
- 镜像：image
- 容器：container
- 仓库：repository
了解这三个概念，对容器的整个生命周期便有了认识。在这里，我用简单的语言对上述3个概念进行描述
镜像：进行就相当于一个精简化的文件系统，例如官方提供的Ubuntu镜像，就只包含了最小化的root文件系统。
容器：容器是一个拥有自己root文件系统、自己网络配置、自己命名空间的进程。镜像和容器就像是编程中的类和实例，镜像时静态的定义，而镜像运行时的实体是容器。什么是类和实例？举一个编程的例子阐述一下，
# 类
class HelloWorld:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def add(self):
return self.x + self.y
# 实例
hello_world = HelloWorld(2, 3)
print(hello_world.add())
# 输出
>>> 5
其中HelloWorld是类，hello_world是实例，类比一下，就能够理解容器和镜像之间的关系。
仓库：docker镜像仓库就如同github代码仓库一样，当一个人构建一个项目，想在其他其他电脑上运行这个项目，那么就去从代码仓库把这个项目克隆下来。docker镜像仓库也是这样，当构建一个镜像之后，想在其他服务器上使用这个镜像，就需要一个集中的存储、分发服务，仓库就是这样的服务。官方的镜像仓库是DockerHub，它存储了丰富的镜像，但是国内拉取镜像速度缓慢，因此可以使用国内镜像仓库进行替代，例如阿里云镜像仓库、网易云镜像仓库、DaoCloud镜像市场等。
安装配置
docker目前支持Linux、Windows 10、macOS，下面就一个Linux安装为例，
APT方式安装
首先安装HTTPS软件包和CV证书，
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install \
apt-transport-https \
ca-certificates \
curl \
software-properties-common
添加软件源GPG密钥，
$ curl -fsSL https://mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add
添加docker软件源，
$ sudo add-apt-repository \
"deb [arch=amd64] https://mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce/linux/ubuntu \
$(lsb_release -cs) \
stable"
安装docker ce,
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install docker-ce
添加用户组
docker命令会使用Unix socket与docker引擎通讯，因此每次使用时会需要root权限，也就是需要在命令前加sudo比较麻烦，为了避免这个麻烦可以把建立docker组并把当前用户加入docker用户组，
$ sudo groupadd docker
$ sudo usermod -aG docker $USER
启动、退出、重启docker
$ systemctl start docker
$ systemctl stop docker
$ systemctl restart docker
也可以使用，
$ service docker start
$ service docker stop
$ service docker restart
Dockerfile
理解docker中一些基本概念，并完成docker安装下一步就是学习docker的使用。对于大多数开发人员来说，docker使用过程中最为核心的部分就是Dockerfile。
Dockerfile是一个文本文件，它包含了一些指令，docker镜像的构建就是通过Dockerfile中的这一条一条的指令完成的。也就是说，要构建一个镜像，就需要一个Dockerfile，然后根据自己的需求配置一些指令集合，下面就看一下Dockerfile中使用的一些指令。
FROM：指定基础镜像
定制我们的镜像，是需要以一个镜像为基础的，就是基础镜像，例如Ubuntu、 nginx、postgres、mysql等，例如，FROM Ubuntu: 16.04，如果本地有Ubuntu基础镜像则使用本地基础镜像，如果没有则会到官方镜像仓库拉取，16.04是镜像版本号，如果不指定则会拉取lastest。
RUN：执行命令
RUN指定我们在构建镜像时需要执行的命令，比如apt-get install安装某个软件，pip install安装Python依赖包，配置软件源，配置时区等， 例如，RUN apt-get install python3。
ADD和COPY：文件操作
ADD和COPY是两个功能类似的指令，一般优先使用COPY，它比ADD更透明，它的功能是将本地文件拷贝到容器中，例如，COPY ./ /home/jackpop。
WORKDIR：指定工作路径
指定镜像的运行时的工作路径，例如，WORKDIR /home/jackpop。
ENTRYPOINT：设置镜像主命令
指定镜像运行是运行的命令，例如, ENTRYPOINT ["python", "-m, "main"]。
LABEL：添加标签
可以为镜像添加标签来帮助组织镜像、记录许可信息、辅助自动化构建等。
CMD：执行目标镜像中包含的软件
如果创建镜像的目的是为了部署某个服务，可能会执行某种形式的命令，可以包含参数。
EXPOSE：指定监听端口
给外部访问指定访问端口。
ENV：环境变量
为了方面程序运行，有时需要更新环境变量。
VOLUME：暴露数据库存储文件
USER：指定当前用户
其中常用的命令就是FROM、COPY、WORKDIR、ENTRYPOINT、RUN。
常用命令
了解了Dockerfile的常用指令，我们该怎么对镜像和容器进行操作呢？下面就来学习一下docker常用的一些命令，
备注：由于我已经把当前用户加入到docker用户组，所以下面命令没有加sudo，如果没有加用户组需要使用sudo docker。
查看本地镜像
$ docker image ls
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
ubuntu 16.04 ****** 10 days ago 119MB
查看容器
$ docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
*** *** *** *** *** *** *** ***
启动、停止、重启容器
$ docker start $container_id
$ docker stop $container_id
$ docker restart $container_id
退出和进入镜像
$ exit
$ docker exec $container_id /bin/bash
启动镜像
$ docker run $image_id
可以用--p和--dns指定端口和dns来配置网络。
container_id是容器ID，image_id是镜像ID。
拉取镜像
$ docker image pull ubuntu
从Dockerfile创建镜像
$ docker build
从一个修改的容器创建镜像
$ docker commit
容器与本地之间复制文件
$ docker cp
推送镜像
$ docker push
为镜像打标签
$ docker tag
重命名容器
$ docker rename
删除容器
$ docker rm
删除镜像
$ docker rmi
搜索镜像
$ docker search
Docker常用命令概括：
动手实践
创建项目
Test/
├── Dockerfile
└── main.py
写一个简单的测试程序
# main.py
import logging
from time import sleep
import numpy as np
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,
format="'%(asctime)s - " "%(filename)s[line:%(lineno)d] - "
"%(levelname)s: %(message)s")
def main():
for i in range(10):
logging.debug(np.random.randint(0, 5))
sleep(0.1)
if __name__ == '__main__':
main()
Dockerfile
这是构建镜像中的重点部分，
FROM ubuntu:16.04
COPY ./ /home/Test_docker
WORKDIR /home/Test_docker
RUN apt-get update && apt-get install -y python3 python3-pip \
&& ln -s pip3 /usr/bin/pip \
&& ln -sf /usr/bin/python3 /usr/bin/python \
&& rm -rf ls /var/cache/apt/* \
ENTRYPOINT ["python3", "-m", "main"]
进入项目根目录
$ cd Test
开始创建镜像
$ docker build test:v1.0 .
test是指定构建镜像的名称，v1.0指定镜像标签，如果不指定，镜像名称和标签会显示为<none>。
运行镜像
$ docker run $image_id
'2019-06-29 12:26:38,298 - main.py[line:13] - DEBUG: 0
'2019-06-29 12:26:38,399 - main.py[line:13] - DEBUG: 2
'2019-06-29 12:26:38,499 - main.py[line:13] - DEBUG: 1
'2019-06-29 12:26:38,599 - main.py[line:13] - DEBUG: 3
'2019-06-29 12:26:38,699 - main.py[line:13] - DEBUG: 0
'2019-06-29 12:26:38,799 - main.py[line:13] - DEBUG: 4
'2019-06-29 12:26:38,900 - main.py[line:13] - DEBUG: 4
'2019-06-29 12:26:39,000 - main.py[line:13] - DEBUG: 4
'2019-06-29 12:26:39,100 - main.py[line:13] - DEBUG: 4
'2019-06-29 12:26:39,200 - main.py[line:13] - DEBUG: 2
当然，也可以在基础镜像的基础上进行修改来创建我们的镜像，例如，我们拉取一个Ubuntu基础镜像，可以启动镜像后安装我们需要的软件和环境，然后利用docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPO [:TAG]]来创建一个新镜像。
延伸阅读
除了基础的docker之外，还有一些高级的docker开源工具，比较知名的有如下3项，
- docker compose
- docker machine
- docker swarm
其中docker compose是官方编排项目之一，用于快速在集群中部署分布式应用。docker machine同样是官方编排项目之一，负责在多种平台上快速安装docker环境。docker swarm提供docker容器集群服务，是docker官方对容器云生态进行支持的核心方案。
除此之外，还有一些比较知名的集群管理系统，例如，
- Mesos
- Kubernetes
其中Mesos是来自UC Berkeley的集群资源管理开源项目，它可以让用户很容易实现分布式应用的自动化调度。Kubernetes是由Google团队发起并维护的给予docker的开源容器集群管理系统，应用比较广泛，它不仅支持场景的云平台，而且支持内部数据中心。
学习资源
上述所讲的常用命令、指令含义等对于日常开发使用已经够用了，如果对Docker更深入的内容，例如，数据管理、安全、底层实现、容器与云计算等感兴趣可以选取其他的学习资料。在这里我推荐一份我认为不错的学习资料，就是yeasy在github开源的一份详细的docker教程--docker_practice，目前docker_practice项目在github已经13.7k个star，想深入学习的可以查看github项目，
Docker — 从入门到实践github.com/yeasy/docker_practice
也可以查看gitbooks，
Docker - 从入门到实践yeasy.gitbook.io/docker_practice/
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