【Docker】Docker Container(容器)

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一、什么是容器？

通俗地讲，容器 是镜像的运行实体。镜像是静态的只读文件，而容器带有运行时需要的可写文件层，并且容器中的进程属于运行状态。即容器运行着真正的应用进程。容器有 初建、运行、停止、暂停 和 删除 五种状态。

虽然容器的本质是主机上运行的一个进程，但是容器有自己独立的命名空间隔离和资源限制。也就是说，在容器内部，无法看到主机上的进程、环境变量、网络等信息，这是容器与直接运行在主机上进程的本质区别。

容器是基于镜像创建的可运行实例，并且单独存在，一个镜像可以创建出多个容器。运行容器化环境时，实际上是在容器内部创建该文件系统的读写副本。 这将添加一个容器层，该层允许修改镜像的整个副本。

容器的生活案例

镜像与容器就相当于同样是开发商提供的毛坯房，但是两家人装修出来的完全不一样。

或者我们都学习了 Java 或者 C++之类的面向对象的语言，可以理解为镜像为基础类，容器是实例化出来的一个个对象，没有用户需要的不一样，里面的内容也就不一样了。

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二、为什么需要容器？

镜像是静态的文件，并不能提供服务，就像我拿了个 Linux 或者 Windows 的光盘一样，只有安装到主机里面运行起来才能对外提供服务，我们才能使用。

虚拟化和容器化的最主要目的就是资源隔离，随着资源隔离的实现逐渐也带来了更大的收益。

• 资源利用率高
  将利用率较低的服务器资源进行整合，用更少硬件资源运行更多业务，降低 IT 支出和运维管理成本。
• 环境标准化
  一次构建，随处执行。实现执行环境的标准化发布，部署和运维。开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致，导致有些 bug 并未在开发过程中被发现。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现 「这段代码在我机器上没问题啊」 这类问题。
  
• 资源弹性伸缩
  根据业务情况，动态调整计算、存储、网络等硬件及软件资源。比如遇到双 11 了，把服务扩容 100 个，双 11 过去了， 把扩容的 100 个收回去。
  
• 差异化环境提供
  同时提供多套差异化的执行环境，限制环境使用资源。
  比如我的服务一个以来 Ubuntu 操作系统，一个服务依赖 CentOS 操作系统，但是没有预算购买两个物理机，这个时候容器化就能很好的提供多种不同的环境。
  
• 沙箱安全
  为避免不安全或不稳定软件对系统安全性、稳定性造成影响，可使用虚拟化技术构建虚拟执行环境。
  比如我在容器里面执行 rm -rf /* 不会把整个服务器搞死，也不影响其他人部署的程序使用。
  
• 容器对比虚拟机更轻量，启动更快
  传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而 Docker 容器应用，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。
  docker 不需要虚拟内核，所以启动可以更快，相当于 windows 的开机时间省去了。
• 维护和扩展容易
  Docker 使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外，Docker 团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的 官方镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。比如 docker hub 提供了很多镜像，各个系统的一个命令就可以拿到了，研发也可以自己定制镜像分享给各个产品。
  

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三、容器的生命周期

容器的生命周期是容器可能处于的状态。

1. created：初建状态
2. running：运行状态
3. stopped：停止状态
4. paused：暂停状态
5. deleted：删除状态

各生命周期之间的转换关系如图所示：

• docker create ： 创建容器后，不立即启动运行，容器进入初建状态；
• docker run ： 创建容器，并立即启动运行，进入运行状态；
• docker start ： 容器转为运行状态；
• docker stop ： 容器将转入停止状态；
• docker kill ： 容器在故障（死机）时，执行 kill（断电），容器转入停止状态，这种操作容易丢失数据，除非必要，否则不建议使用；
• docker restart ： 重启容器，容器转入运行状态；
• docker pause ： 容器进入暂停状态；
• docker unpause ： 取消暂停状态，容器进入运行状态；
• docker rm ： 删除容器，容器转入删除状态。
• killed by out-of-memory（因内存不足被终止） ：宿主机内存被耗尽，也被称为 OOM：非计划终止 这时需要杀死最吃内存的容器
• container process exitde（异常终止）：出现容器被终止后，将进入 Should restart?选择操作：
  • yes 需要重启，容器执行 start 命令，转为运行状态。
  • no 不需要重启，容器转为停止状态。

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容器OOM

Docker 在处理 OOM 事件时分为三种情况

• 如果容器中的应用耗尽了主机系统分配给容器的内存限额，就会触发 OOM 事件。例如，在容器当中，部署了一个 web 服务。假设主机分配给此容器的内存上限为 1G，当脚本申请的内存大于 1G 时，此容器就会触发 OOM 事件。而在这种情况下，此容器将会被强制关闭。
  但需要注意的是，此时关闭容器的并非是 Docker Daemon，而是宿主机操作系统。因为一个容器其实就是一组运行在宿主机操作系统当中的进程，宿主机操作系统通过 cgroups 对这组进程设定资源上限，当这些进程申请的资源到达上限时，触发的是宿主机操作系统的内核 OOM 事件，因此最终是由宿主机内核来关闭这些进程。
• 如果用户不想关闭这个容器，那么可以选择 --oom-kill-disable 来禁用 OOM-Killer。使用此参数时，仍需要注意，如果使用-m 设置了此容器内存上限，那么当容器到达内存资源上限时，主机不会关闭容器，但也不会继续向此容器继续分配资源，此时容器将处于 hung 状态。只需要将最坏的情况封闭在一定范围之内，而不至于蔓延出去。
• 如果用户使用了–oom-kill-disable，但也没有使用-m 来设定上限，因而此时此容器将会尽可能多地使用主机内存资源。换言之，主机内存有多大，它就将用多大。

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容器异常退出

每个容器内部都存在一个 Init 进程，容器中其他所有进程都是此进程的子进程。运行的容器是因为 Init 进程在运行，如果一个子进程因为某种原因造成了退出，那么其父进程也会同步退出，直至 Init 进程也退出。当 Init 进程退出时，也就代表着此容器被关闭。 ocker 目前没有办法知道此时的进程退出属于正常退出还是异常退出。当出现容器关闭情况时， Docker Daemon 会尝试再次重新将此容器由 Stopped 状态转为 Running状态。只有设置了–restart 参数的容器， Docker Daemon 才会去尝试启动，否则容器会保持停止状态。

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容器暂停

Docker“剥夺”了此容器的 CPU 资源。而其他资源，如 Memory 资源、Network 资源等还保留未动。如此一来，失去了 CPU 资源的进程，是不会被主机内核系统所调度的，所以此容器就处于“冰封”状态。

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四、容器命令详解

容器命令清单

docker create

• 功能
  创建一个容器但不启动它
• 语法

docker create [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]

• 别名

docker container create

• 关键参数

  • -i: 以交互模式运行容器，通常与 -t 同时使用；
  • -P: 随机端口映射，容器内部端口随机映射到主机的端口
  • -p: 指定端口映射，格式为： 主机(宿主)端口:容器端口
  • -t: 为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用；
  • –name=“nginx-lb”: 为容器指定一个名称；
  • -h “mars”: 指定容器的 hostname；
  • -e username=“ritchie”: 设置环境变量；
  • –cpuset-cpus=“0-2” or --cpuset-cpus=“0,1,2”: 绑定容器到指定 CPU 运行；
  • -m :设置容器使用内存最大值；
  • –network=“bridge”: 指定容器的网络连接类型；
  • –link=[]: 添加链接到另一个容器；
  • –volume , -v: 绑定一个卷
  • –rm :shell 退出的时候自动删除容器
  • –restart:自动重启

• 样例

docker create --name mywebsite1 -p 80:80 nginx:1.24.0

docker create --name mywebsite2 -p 8050:80 nginx:1.24.0

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docker logs

• 功能
  查看容器日志
• 语法

docker logs [OPTIONS] CONTAINER

• 别名

docker container logs

• 关键参数

  • -f ,–follow: 跟踪日志输出
  • –since :显示某个开始时间的所有日志
  • -t,–timestamps : 显示时间戳
  • -n， --tail :仅列出最新 N 条容器日志

• 样例

docker logs mywebsite3

docker logs -f mywebsite3

docker logs -f --since="2024-02-05" mywebsite3

docker logs -f -n 5 mywebsite3

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docker attach

• 功能
  连接到正在运行中的容器
• 语法

docker attach [OPTIONS] CONTAINER

• 别名

docker container attach

• 关键参数

  • –sig-proxy：是否将所有信号代理，默认是 true，如果设置为 false，退出的话不会影响容器， 否则退出会导致容器退出。

• 样例

docker attach mywebsite3

这里我们可以看到如果此时使用ctrl+c会把容器杀死。

docker attach --sig-proxy=false mywebsite3

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docker exec

• 功能
  在容器中执行命令
• 语法

docker exec [OPTIONS] CONTAINER COMMAND [ARG...]

• 别名

docker container exec

• 关键参数

  • -d :分离模式: 在后台运行
  • -i :即使没有附加也保持 STDIN 打开
  • -t :分配一个伪终端
  • -e :设置环境变量
  • -u,–user :指定用户 “<name|uid>[:<group|gid>]”
  • -w,–workdir:指定工作目录

• 样例

docker exec -it mywebsite3 bash

docker exec -it mywebsite3 nginx -v

docker exec -it -e mynginx=cjl mywebsite3 bash

docker exec -it -u nginx mywebsite3 nginx -v

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docker start

• 功能
  启动停止的容器
• 语法

docker start [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container start

• 样例

docker start mywebsite3

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docker stop

• 功能
  停止运行的容器
• 语法

docker stop [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container stop

• 关键参数
  • -s :发送的信号
• 样例

docker stop mywebsite3

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docker restart

• 功能
  重启命令
• 语法

docker restart [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container restart

• 关键参数
  • -s :发送信号
• 样例

docker restart mywebsite3

docker restart -s 9 mywebsite3

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docker kill

• 功能
  强制退出容器
• 语法

docker kill [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container kill

• 关键参数

  • -s :发送的信号

• 注意事项

  • Docker stop 发送的是 SIGTERM 信号， docker kill 发送的是 SIGKILL 信号

• 样例

docker kill mywebsite3

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docker top

• 功能
  查看容器中运行的进程信息，支持 ps 命令参数。
• 语法

docker top CONTAINER [ps OPTIONS]

• 别名

docker container top

• 注意事项
  • 容器运行时不一定有/bin/bash 终端来交互执行 top 命令，而且容器还不一定有top 命令，可以使用 docker top 来实现查看 container 中正在运行的进程。
• 样例

docker top 642fd46da1b7

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docker stats

• 功能
  显示容器资源的使用情况，包括： CPU、内存、网络 I/O 等。
• 语法

docker stats [OPTIONS] [CONTAINER...]

• 别名

docker container stats

• 关键参数

  • –all , -a :显示所有的容器，包括未运行的。
  • –format :指定返回值的模板文件。如 table,json
  • –no-stream :展示当前状态就直接退出了，不再实时更新。
  • –no-trunc :不截断输出。

• 返回报文

  • CONTAINER ID 与 NAME: 容器 ID 与名称。
  • CPU % 与 MEM %: 容器使用的 CPU 和内存的百分比。
  • MEM USAGE / LIMIT: 容器正在使用的总内存，以及允许使用的内存总量。
  • NET I/O: 容器通过其网络接口发送和接收的数据量。
  • BLOCK I/O: 容器从主机上的块设备读取和写入的数据量。
  • PIDs: 容器创建的进程或线程数。

• 样例

docker stats

#监控某一个容器
docker stats mywebsite3

#查看所有容器（包括已经停止的）
docker stats -a 

docker stats --format json

docker stats --no-stream

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docker container inspect

• 功能
  查看容器详细信息
• 语法

docker container inspect [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

• 关键参数
  • -f :指定返回值的模板文件。如 table、 json
  • -s :显示总的文件大小。
• 注意事项
  • docker inspect 会自动检查是镜像还是容器然后显示相信信息
• 样例

docker container inspect 642fd46da1b7

docker container inspect -f json mywebsite3

docker container inspect -s mywebsite3

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docker port

• 功能
  用于列出指定的容器的端口映射，或者查找将 PRIVATE_PORT NAT 到面向公众的端口。
• 语法

docker port CONTAINER [PRIVATE_PORT[/PROTO]]

• 别名

docker container port

• 样例

docker port mywebsite3

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docker cp

• 功能
  在容器和宿主机之间拷贝文件
• 语法

docker cp [OPTIONS] CONTAINER:SRC_PATH DEST_PATH|-
docker cp [OPTIONS] SRC_PATH|- CONTAINER:DEST_PATH

• 别名

docker container cp

• 样例

docker cp mywebsite3:/usr/share/nginx/html/index.html .

修改文件并重新拷贝到容器中

docker cp ./index.html mywebsite3:/usr/share/nginx/html/

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docker diff

• 功能
  检查容器里文件结构的更改
• 语法

docker diff CONTAINER

• 样例

docker diff mywebsite3

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docker commit

• 功能
  从容器创建一个新的镜像
• 语法

docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

• 参数
  • -a :提交的镜像作者。
  • -c :使用 Dockerfile 指令来创建镜像；可以修改启动指令。
  • -m :提交时的说明文字。
  • -p :在 commit 时，将容器暂停。
• 样例

docker commit mywebsite3forcommit mywebsite3:v1.0

当我们修改容器中的文件然后再次制作一个镜像时，发现新增加的文件是存在的。

docker commit -a 'cjl' -m 'create by cjl' -p mywebsite3forcommit mywebsite3:v3.0

下面演示最后一个选项：-c选项

docker commit -a 'cjl' -m 'create by cjl' -c 'CMD ["tail","-f","/etc/hosts"]' -p mywebsite3forcommit mywebsite3:v4.0

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docker pause

• 功能
  暂停容器中所有的进程
• 语法

docker pause CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container pause

• 样例

docker pause mywebsite4

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docker unpause

• 功能
  恢复容器中所有的进程。
• 语法

docker unpause CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container unpause

• 样例

docker unpause mywebsite5 mywebsite6

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docker rm

• 功能
  删除停止的容器
• 语法

docker rm [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container rm

• 关键参数
  • -f :通过 SIGKILL 信号强制删除一个运行中的容器。
• 样例

docker rm mywebsite7

docker rm -f mywebsite7

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docker export

• 功能
  导出容器内容为 tar 文件
• 语法

docker export [OPTIONS] CONTAINER

• 别名

docker container export

• 关键参数

  • -o:写入到文件。

• 样例

docker export -o mywebsite4.tar mywebsite4

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docker import

• 功能
  从归档文件中创建镜像
• 语法

docker import [OPTIONS] file|URL|- [REPOSITORY[:TAG]]

• 别名

docker image import

• 关键参数
  • -c :应用 docker 指令创建镜像；
  • -m :提交时的说明文字；
• 样例

docker import mywebsite4.tar mywebsite4:v1.0

这里我们需要注意的是，使用docker import命令导出的镜像会丢失原始镜像中的数据

docker import -c 'CMD ["nginx","-g","daemon off;"]' -m "create by cjl" mywebsite4.tar mywebsite4:v2.0

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docker wait

• 功能
  阻塞运行直到容器停止，然后打印出它的退出代码。
• 语法

docker wait CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container wait

• 样例

docker wait mywebsite5

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docker rename

• 功能
  重命名容器
• 语法

docker rename CONTAINER NEW_NAME

• 别名

docker container rename

• 样例

docker rename mywebsite6 mywebsite6.1

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docker container prune

• 功能
  删除所有停止的容器
• 语法

docker container prune [OPTIONS]

• 关键参数
  • -f, --force：不提示是否进行确认
• 样例

docker container prune

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docker update

• 功能
  更新容器配置（CPU使用数量、内存使用大小等）
• 语法

docker update [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

• 别名

docker container update

• 关键参数
  • –cpus： cpu 数量
  • –cpuset-cpus :使用哪些 cpu
  • –memory :内存限制
  • –memory-swap：交换内存
  • –cpu-period :是用来指定容器对 CPU 的使用要在多长时间内做一次重新分配
  • –cpu-quota： 是用来指定在这个周期内，最多可以有多少时间用来跑这个容器
• 样例

docker update -m 500m mywebsite4

上面发生报错是因为docker 默认没有启用memory-swap交换内存，直接设置了内存问题会出问题，也就是说宿主 swap 支持使用多少则容器即可使用多少。因此设置内存的同时必须设置–memory-swap。

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