微服务Day4——Docker

一、什么是Docker

微服务虽然具备各种各样的优势，但服务的拆分通用给部署带来了很大的麻烦。

• 分布式系统中，依赖的组件非常多，不同组件之间部署时往往会产生一些冲突。
• 在数百上千台服务中重复部署，环境不一定一致，会遇到各种问题

1、应用部署的环境问题

大型项目组件较多，运行环境也较为复杂，部署时会碰到一些问题

• 依赖关系复杂，容易出现兼容性问题
• 开发、测试，生产环境有差异

2、Docker解决依赖兼容问题

而Docker确巧妙的解决了这些问题，Docker是如何实现的呢？

Docker为了解决依赖的兼容问题的，采用了两个手段：

• 将应用的Libs（函数库）、Deps（依赖）、配置与应用一起打包

• 将每个应用放到一个隔离容器去运行，避免互相干扰

这样打包好的应用包中，既包含应用本身，也保护应用所需要的Libs、Deps，无需再操作系统上安装这些，自然就不存在不同应用之间的兼容问题了。

3、Docker解决操作系统环境差异

要解决不同操作系统环境差异问题，必须先了解操作系统结构。以一个Ubuntu操作系统为例，结构如下：
结构包括：

• 计算机硬件：例如CPU、内存、磁盘等
• 系统内核：所有Linux发行版的内核都是Linux，例如CentOS、Ubuntu、Fedora等。内核可以与计算机硬件交互，对外提供内核指令，用于操作计算机硬件。
• 系统应用：操作系统本身提供的应用、函数库。这些函数库是对内核指令的封装，使用更加方便。

应用于计算机交互的流程如下：

1）应用调用操作系统应用（函数库），实现各种功能

2）系统函数库是对内核指令集的封装，会调用内核指令

3）内核指令操作计算机硬件

Ubuntu和CentOSpringBoot都是基于Linux内核，无非是系统应用不同，提供的函数库有差异：此时，如果将一个Ubuntu版本的MySQL应用安装到CentOS系统，MySQL在调用Ubuntu函数库时，会发现找不到或者不匹配，就会报错了：

Docker如何解决不同系统环境的问题？

• Docker将用户程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包
• Docker运行到不同操作系统时，直接基于打包的函数库，借助于操作系统的Linux内核来运行

4、小结

Docker如何解决大型项目依赖关系复杂，不同组件依赖的兼容性问题？

• Docker允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植镜像
• Docker应用运行在容器中，使用沙箱机制，相互隔离

Docker如何解决开发、测试、生产环境有差异的问题？

• Docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的Linux内核，因此可以在任意Linux操作系统上运行

Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，具备下列优势：

• 可以将程序及其依赖、运行环境一起打包为一个镜像，可以迁移到任意Linux操作系统
• 运行时利用沙箱机制形成隔离容器，各个应用互不干扰
• 启动、移除都可以通过一行命令完成，方便快捷

5、Docker和虚拟机的区别

Docker可以让一个应用在任何操作系统中非常方便的运行。而以前我们接触的虚拟机，也能在一个操作系统中，运行另外一个操作系统，保护系统中的任何应用。

两者有什么差异呢？

虚拟机（virtual machine）是在操作系统中模拟硬件设备，然后运行另一个操作系统，比如在 Windows 系统里面运行 Ubuntu 系统，这样就可以运行任意的Ubuntu应用了。
Docker仅仅是封装函数库，并没有模拟完整的操作系统。

• docker是一个系统进程；虚拟机是在操作系统中的操作系统

• docker体积小、启动速度快、性能好；虚拟机体积大、启动速度慢、性能一般

6、Docker架构

6.1、镜像和容器

Docker中有几个重要的概念：

镜像（Image）：Docker将应用程序及其所需的依赖、函数库、环境、配置等文件打包在一起，称为镜像。

容器（Container）：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器进程做隔离，对外不可见。

一切应用最终都是代码组成，都是硬盘中的一个个的字节形成的文件。只有运行时，才会加载到内存，形成进程。

而镜像，就是把一个应用在硬盘上的文件、及其运行环境、部分系统函数库文件一起打包形成的文件包。这个文件包是只读的。

容器呢，就是将这些文件中编写的程序、函数加载到内存中允许，形成进程，只不过要隔离起来。因此一个镜像可以启动多次，形成多个容器进程。

6.2、DockerHub

开源应用程序非常多，打包这些应用往往是重复的劳动。为了避免这些重复劳动，人们就会将自己打包的应用镜像，例如Redis、MySQL镜像放到网络上，共享使用，就像GitHub的代码共享一样。

• DockerHub：DockerHub是一个官方的Docker镜像的托管平台。这样的平台称为Docker Registry。

• 国内也有类似于DockerHub 的公开服务，比如 网易云镜像服务、阿里云镜像库等。

我们一方面可以将自己的镜像共享到DockerHub，另一方面也可以从DockerHub拉取镜像：

6.3、Docker架构

我们要使用Docker来操作镜像、容器，就必须要安装Docker。

Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成：

• 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等

• 客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或远程向服务端发送指令。

小结

镜像：

• 将应用程序及其依赖、环境、配置打包在一起

容器：

• 镜像运行起来就是容器，一个镜像可以运行多个容器

Docker结构：

• 服务端：接收命令或远程请求，操作镜像或容器

• 客户端：发送命令或者请求到Docker服务端

DockerHub：

• 一个镜像托管的服务器，类似的还有阿里云镜像服务，统称为DockerRegistry

二、安装Docker

1、卸载

如果之前安装过旧版本的Docker，可以使用下面命令卸载：

yum remove docker 
                  docker-client 
                  docker-client-latest 
                  docker-common 
                  docker-latest 
                  docker-latest-logrotate 
                  docker-logrotate 
                  docker-selinux 
                  docker-engine-selinux 
                  docker-engine 
                  docker-ce

2、安装Docker

首先需要大家虚拟机联网，安装yum工具

yum install -y yum-utils 
           device-mapper-persistent-data 
           lvm2 --skip-broken

然后更新本地镜像源：

# 设置docker镜像源
yum-config-manager 
    --add-repo 
    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
    
sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

yum makecache fast

然后输入命令：

yum install -y docker-ce

docker-ce为社区免费版本。稍等片刻，docker即可安装成功。

3、启动Docker

Docker应用需要用到各种端口，逐一去修改防火墙设置。非常麻烦，因此建议大家直接关闭防火墙！

启动docker前，一定要关闭防火墙后！！

启动docker前，一定要关闭防火墙后！！

启动docker前，一定要关闭防火墙后！！

【服务器记得打开安全组中端口】

# 关闭
systemctl stop firewalld
# 禁止开机启动防火墙
systemctl disable firewalld

通过命令启动docker：

systemctl start docker  # 启动docker服务

systemctl stop docker  # 停止docker服务

systemctl restart docker  # 重启docker服务

然后输入命令，可以查看docker版本：

docker -v

4、配置镜像加速

docker官方镜像仓库网速较差，我们需要设置国内镜像服务：

参考阿里云的镜像加速文档：文档

sudo mkdir -p /etc/docker

sudo tee /etc/docker/daemon.json  数据卷 ---> 容器内目录
直接挂载模式：宿主机目录 ---> 容器内目录





语法：
目录挂载与数据卷挂载的语法是类似的：

-v [宿主机目录]:[容器内目录]
-v [宿主机文件]:[容器内文件]

需求：创建并运行一个MySQL容器，将宿主机目录直接挂载到容器
实现思路如下：
1）在将课前资料中的mysql.tar文件上传到虚拟机，通过load命令加载为镜像
2）创建目录/tmp/mysql/data
3）创建目录/tmp/mysql/conf，将课前资料提供的hmy.cnf文件上传到/tmp/mysql/conf
4）去DockerHub查阅资料，创建并运行MySQL容器，要求：
① 挂载/tmp/mysql/data到mysql容器内数据存储目录
② 挂载/tmp/mysql/conf/hmy.cnf到mysql容器的配置文件
③ 设置MySQL密码
2.3.7.小结
docker run的命令中通过 -v 参数挂载文件或目录到容器中：

-v volume名称:容器内目录
-v 宿主机文件:容器内文
-v 宿主机目录:容器内目录

数据卷挂载与目录直接挂载的

数据卷挂载耦合度低，由docker来管理目录，但是目录较深，不好找
目录挂载耦合度高，需要我们自己管理目录，不过目录容易寻找查看

四、Dockerfile自定义镜像
1、镜像结构
镜像是将应用程序及其需要的系统函数库、环境、配置、依赖打包而成。
我们以MySQL为例，来看看镜像的组成结构：

简单来说，镜像就是在系统函数库、运行环境基础上，添加应用程序文件、配置文件、依赖文件等组合，然后编写好启动脚本打包在一起形成的文件。
我们要构建镜像，其实就是实现上述打包的过程。
2、Dockerfile语法
构建自定义的镜像时，并不需要一个个文件去拷贝，打包。
我们只需要告诉Docker，我们的镜像的组成，需要哪些BaseImage、需要拷贝什么文件、需要安装什么依赖、启动脚本是什么，将来Docker会帮助我们构建镜像。
而描述上述信息的文件就是Dockerfile文件。
Dockerfile就是一个文本文件，其中包含一个个的指令(Instruction)，用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。每一个指令都会形成一层Layer。








































指令
说明
示例
FROM
指定基础镜像
FROM centos:6
ENV
设置环境变量，可在后面指令使用
ENV key value
COPY
拷贝本地文件到镜像的指定目录
COPY ./mysql-5.7.rpm /tmp
RUN
执行Linux的shell命令，一般是安装过程的命令
RUN yum install gcc
EXPOSE
指定容器运行时监听的端口，是给镜像使用者看的
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT
镜像中应用的启动命令，容器运行时调用
ENTRYPOINT java -jar xx.jar
3、构建Java项目



其中的内容如下：
# 指定基础镜像
FROM ubuntu:16.04
# 配置环境变量，JDK的安装目录
ENV JAVA_DIR=/usr/local

# 拷贝jdk和java项目的包
COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar

# 安装JDK
RUN cd $JAVA_DIR 
 && tar -xf ./jdk8.tar.gz 
 && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8

# 配置环境变量
ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

# 暴露端口
EXPOSE 8090
# 入口，java项目的启动命令
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar



步骤5：进入docker-demo
将准备好的docker-demo上传到虚拟机任意目录，然后进入docker-demo目录下


步骤6：运行命令：
docker build -t javaweb:1.0 .

最后访问 http://虚拟机:8090/hello/count，其中的ip改成你的虚拟机ip


基于java8构建Java项目
虽然我们可以基于Ubuntu基础镜像，添加任意自己需要的安装包，构建镜像，但是却比较麻烦。所以大多数情况下，我们都可以在一些安装了部分软件的基础镜像上做改造。
例如，构建java项目的镜像，可以在已经准备了JDK的基础镜像基础上构建。
需求：基于java:8-alpine镜像，将一个Java项目构建为镜像
实现思路如下：


① 新建一个空的目录，然后在目录中新建一个文件，命名为Dockerfile


② 拷贝课前资料提供的docker-demo.jar到这个目录中


③ 编写Dockerfile文件：


a ）基于java:8-alpine作为基础镜像


b ）将app.jar拷贝到镜像中


c ）暴露端口


d ）编写入口ENTRYPOINT
内容如下：
FROM java:8-alpine
COPY ./app.jar /tmp/app.jar
EXPOSE 8090
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar





④ 使用docker build命令构建镜像


⑤ 使用docker run创建容器并运行


小结

Dockerfile的本质是一个文件，通过指令描述镜像的构建过程


Dockerfile的第一行必须是FROM，从一个基础镜像来构建


基础镜像可以是基本操作系统，如Ubuntu。也可以是其他人制作好的镜像，例如：java:8-alpine

五、Docker-Compose
1、初识DockerCompose
Compose文件是一个文本文件，通过指令定义集群中的每个容器如何运行。格式如下：
version: "3.8"
 services:
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
     MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123 
    volumes:
     - "/tmp/mysql/data:/var/lib/mysql"
     - "/tmp/mysql/conf/hmy.cnf:/etc/mysql/conf.d/hmy.cnf"
  web:
    build: .
    ports:
     - "8090:8090"


上面的Compose文件就描述一个项目，其中包含两个容器：

mysql：一个基于mysql:5.7.25镜像构建的容器，并且挂载了两个目录
web：一个基于docker build临时构建的镜像容器，映射端口时8090

DockerCompose的详细语法参考官网：docs.docker.com/compose/com…
其实DockerCompose文件可以看做是将多个docker run命令写到一个文件，只是语法稍有差异。
2、安装DockerCompose
2.1 下载
Linux下需要通过命令下载：
# 安装
curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.23.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose

2.2 修改文件权限
修改文件权限：
# 修改权限
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

2.3 Base自动补全命令

# 补全命令
curl -L https://raw.githubusercontent.com/docker/compose/1.29.1/contrib/completion/bash/docker-compose > /etc/bash_completion.d/docker-compose

如果这里出现错误，需要修改自己的hosts文件：
echo "199.232.68.133 raw.githubusercontent.com" >> /etc/hosts

3、部署微服务集群
需求：将之前学习的cloud-demo微服务集群利用DockerCompose部署
实现思路：
① 查看课前资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件
② 修改自己的cloud-demo项目，将数据库、nacos地址都命名为docker-compose中的服务名
③ 使用maven打包工具，将项目中的每个微服务都打包为app.jar
④ 将打包好的app.jar拷贝到cloud-demo中的每一个对应的子目录中
⑤ 将cloud-demo上传至虚拟机，利用 docker-compose up -d 来部署
3.1 compose文件
查看课前资料提供的cloud-demo文件夹，里面已经编写好了docker-compose文件，而且每个微服务都准备了一个独立的目录：
内容如下：
version: "3.2"

services:
  nacos:
    image: nacos/nacos-server
    environment:
      MODE: standalone
    ports:
      - "8848:8848"
  mysql:
    image: mysql:5.7.25
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123
    volumes:
      - "$PWD/mysql/data:/var/lib/mysql"
      - "$PWD/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d/"
  userservice:
    build: ./user-service
  orderservice:
    build: ./order-service
  gateway:
    build: ./gateway
    ports:
      - "10010:10010"

可以看到，其中包含5个service服务：

nacos：作为注册中心和配置中心

image: nacos/nacos-server： 基于nacos/nacos-server镜像构建
environment：环境变量

MODE: standalone：单点模式启动


ports：端口映射，这里暴露了8848端口


mysql：数据库

image: mysql:5.7.25：镜像版本是mysql:5.7.25
environment：环境变量

MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123：设置数据库root账户的密码为123


volumes：数据卷挂载，这里挂载了mysql的data、conf目录，其中有我提前准备好的数据


userservice、orderservice、gateway：都是基于Dockerfile临时构建的

查看mysql目录，可以看到其中已经准备好了cloud_order、cloud_user表：


查看微服务目录，可以看到都包含Dockerfile文件：

内容如下：
FROM java:8-alpine
COPY ./app.jar /tmp/app.jar
ENTRYPOINT java -jar /tmp/app.jar

3.2 修改微服务设置
因为微服务将来要部署为docker容器，而容器之间互联不是通过IP地址，而是通过容器名。这里我们将order-service、user-service、gateway服务的mysql、nacos地址都修改为基于容器名的访问。
如下所示：
spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://mysql:3306/cloud_order?useSSL=false
    username: root
    password: 123
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
  application:
    name: orderservice
  cloud:
    nacos:
      server-addr: nacos:8848 # nacos服务地址

3.3 打包
接下来需要将我们的每个微服务都打包。因为之前查看到Dockerfile中的jar包名称都是app.jar，因此我们的每个微服务都需要用这个名称。
可以通过修改pom.xml中的打包名称来实现，每个微服务都需要修改：

  
  app
  
    
      org.springframework.boot
      spring-boot-maven-plugin
    
  


3.4 拷贝jar包到部署目录
编译打包好的app.jar文件，需要放到Dockerfile的同级目录中。注意：每个微服务的app.jar放到与服务名称对应的目录，别搞错了。
user-service：


order-service：


gateway：


3.5 部署
最后，我们需要将文件整个cloud-demo文件夹上传到虚拟机中，理由DockerCompose部署。
进入cloud-demo目录，然后运行下面的命令：
docker-compose up -d

六、Docker镜像仓库
1、搭建私有镜像仓库
搭建镜像仓库可以基于Docker官方提供的DockerRegistry来实现。
官网地址：hub.docker.com/_/registry
1.1 简化版镜像仓库
Docker官方的Docker Registry是一个基础版本的Docker镜像仓库，具备仓库管理的完整功能，但是没有图形化界面。
搭建方式比较简单，命令如下：
docker run -d 
    --restart=always 
    --name registry	
    -p 5000:5000 
    -v registry-data:/var/lib/registry 
    registry

命令中挂载了一个数据卷registry-data到容器内的/var/lib/registry 目录，这是私有镜像库存放数据的目录。
访问http://YourIp:5000/v2/_catalog 可以查看当前私有镜像服务中包含的镜像
1.2 带有图形化界面版本
使用DockerCompose部署带有图象界面的DockerRegistry，命令如下：
version: '3.0'
services:
  registry:
    image: registry
    volumes:
      - ./registry-data:/var/lib/registry
  ui:
    image: joxit/docker-registry-ui:static
    ports:
      - 8080:80
    environment:
      - REGISTRY_TITLE=传智教育私有仓库
      - REGISTRY_URL=http://registry:5000
    depends_on:
      - registry

1.3 配置Docker信任地址
我们的私服采用的是http协议，默认不被Docker信任，所以需要做一个配置：
# 打开要修改的文件
vi /etc/docker/daemon.json
# 添加内容：
"insecure-registries":["http://192.168.150.101:8080"]
# 重加载
systemctl daemon-reload
# 重启docker
systemctl restart docker

2、推送、拉取镜像
推送镜像到私有镜像服务必须先tag，步骤如下：
① 重新tag本地镜像，名称前缀为私有仓库的地址：192.168.150.101:8080/
docker tag nginx:latest 192.168.150.101:8080/nginx:1.0 

② 推送镜像
docker push 192.168.150.101:8080/nginx:1.0 

③ 拉取镜像
docker pull 192.168.150.101:8080/nginx:1.0