Docker之介绍与安装

2022 年 10 月 25 日
筆記
docker, 容器

Docker 说明
本章，我们主要从Docker简介、Docker中几个核心概念和Docker安装这几个方面对Docker进行介绍！

1、🍇 Docker 简介

1.1、🍈 什么是 Docker

Docker 官网：//www.docker.com

Docker 是一个开源的应用容器引擎，是一个轻量级容器技术。

Docker 支持将软件编译成一个镜像，然后在镜像中各种软件做好配置，将镜像发布出去，其他使用者可以直接使用这个镜像。

运行中的这个镜像称为容器，容器启动是非常快速的。

Docker 的英文意思是码头工人，意思就是搬运东西的意思，其实这和 Docker 的特点是一样的，Docker 提供的就是一种容器化搬运东西（我们的软件或程序）的过程。Docker 自己本来是运行在操作系统上一个程序软件，它会提供一个容器环境，使我们的程序独立地运行在容器中，所以说，官方给 Docker 起的这个名字也真是应景。

1.2、🍉 Docker 的特点

1.2.1、更高效的利用系统资源

Docker 对系统资源的利用率很高，无论是应用执行速度，内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，对比虚拟化技术，一个相同配置的主机往往可以运行更多数量的应用。

1.2.2、更快速的启动时间

传统的虚拟化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，大大节约了开发测试，部署的时间。

1.2.3、一致的运行环境

开发过程中常见的一个问题是环境一致问题，由于开发环境、测试环境、生产环境不一致，导致有些 Bug 并未在开发过程中发现。而 Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保环境一致性，从而不会在出现这段代码在我机器上没问题这类问题。

1.2.4、持续支付和部署

对开发和运维人员来说，最希望就是一次创建和部署，可以在任意地方运行。而且使用 Docker File 使镜像构建透明化，不仅仅开发团队可以理解应用运行环境，也方便运维团队理解应用运行所需条件，帮助更好的生产环境中部署该镜像。

1.2.5、更轻松的迁移

由于 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本、其运行结果是一致的。因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

1.2.6、更轻松的维护和扩展

Docker 使用的分层存储以及镜像技术，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十分简单。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网镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大降低了应用服务的镜像制作成本。

1.3、🍊 Docker 和虚拟机

Docker 是一个能把开发的应用程序自动部署到容器的开源引擎，Docker 在概念上可以理解为一个虚拟机，但却不是真正意义上的虚拟机。

虚拟机是在一台物理机上，利用虚拟化技术，虚拟出来多个操作系统，每个操作系统之间是隔离的。Docker 是开源的应用容器引擎，依然需要先在电脑上安装操作系统，然后安装 Docker 容器管理器；
虚拟机是在硬件级别进行虚拟化，而 Docker 是在操作系统的层面虚拟化；
虚拟机是通过模拟硬件搭建操作系统，而 Docker 则是复用操作系统；
虚拟机实现了操作系统之间的隔离，Docker 只是进程之间的隔离，所以虚拟机的隔离级别更高，安全性更强；
Docker 的运行速度更快；
Docker 的文件要小得多，虚拟机要大得多。

所以，从运作原理上来看，Docker 更加的轻量级，虚拟机更加的笨重，Docker 启动也十分的快，部署起来也方便，所以越来越多的人开始使用 Docker。

2、🍌 Docker 中几个核心概念

2.1、🍍 镜像（Image）

镜像到底是个什么东西呢，很多人在学习 Docker 的时候都是一头雾水的，可能是歪果仁对镜像情有独钟吧，好多东西都有镜像的概念。比如我们安装系统的.iso文件，其实就是镜像，这里你就可以把镜像认为是一种模板。我们可以使用 Docker 根据这个模板创建容器来运行，其实更可以理解为镜像是好比 Github 上的仓库一样，我们可以克隆下来源代码然后运行，运行起来的代码可以是一个网站、一个应用程序啥的，这就可以叫做容器。说白了，镜像就是一堆静态的模板，运行起来的镜像就是容器。镜像一般需要我们拉取下来，是只读的，这个我们克隆 Github 上的仓库是一样一样的。

Docker 镜像中有分层的概念，就是一个镜像可能基于好几个镜像，比如一个 Web 运行环境可能需要操作系统 Ubuntu、Mysql、.Net Core Runtime 运行时等，那我们拉取的这个镜像就会包好这几个镜像，这就好像我们前边说的打包好的运行环境一样，直接就拉下来一个小电脑一样。

2.2、🥭 容器（Container）

当我们拉取了一个镜像，然后 Run 一下，就会根据这个镜像运行出来一个容器，运行的容器就好像我们的应用程序一样，可以访问可以停止，我们运用多次 Run 命令，就运行了很多很多容器，也可以说是镜像的实例。从这个角度来看，我们可以把镜像看作是类，容器看作 new 出来的实例，也是很合适的。

2.3、🍎 仓库（Repository）

存放镜像的地方就是仓库，就好比存放代码的地方是 Github 一样，我们就把 Github 称为代码的仓库，Github 算是最大的仓库。那么存放 Docker 镜像的地方我们叫做 DockerHub，是 Docker 的中央仓库。其实已经有 DockerHub 这个网站了//hub.Docker.com，这就是存放 Docker 镜像的官方仓库，好多官方的也保存在这里，保证了镜像的安全性和可靠性，我们可以从上边拉取一下镜像来运行我们的软件。当然我们也可以制作好我们自己镜像推送上去，不过这些肯定是要官方审核的，防止有些人写入一些恶意代码。不过我们可以推到我们自己的 DockerHub 上去，供我们自己使用，这个就好我们的 Github 账号一样了，属于私有镜像了。

2.4、🍏 数据卷（Volumn）

实际上我们的容器就好像是一个简易版的操作系统，只不过系统中只安装了我们的程序运行所需要的环境，前边说到我们的容器是 new 出来的实例，既然是 new 出来的实例那就会销毁，那如果销毁了我们的程序产生出的需要持久化的数据怎么办呢，容器运行的时候我们可以进容器去查看，容器一旦销毁就什么都没有了。所以数据卷就是来解决这个问题的，是用来做数据持久化到我们的宿主机上容器间的数据共享，简单的说就是将宿主机的目录映射到容器中的目录，应用程序在容器中的目录读写数据会同步到宿主机上，这样容器产生的数据就可以持久化了，比如我们的数据库容器，就可以把数据存到我们宿主机上的真实磁盘上了。

3、🍐 Docker 安装

接下来我们以在 Windows 中安装 Docker 为例进行介绍，其他环境类似。

3.1、🍑 启用 Windows 虚拟化

打开任务管理器，点击性能，查看虚拟化是否已启用，如下图所示：

3.2、🍒 启用 Hyper-v

打开控制面板，点击程序和功能，点击启用或关闭 Windows 功能，勾选 Hyper-v，确定即可（安装完 Hyper-v 后，可能需要重启电脑），如下图所示：

3.3、🍓 下载 Docker

下载地址：//www.docker.com/products/docker-desktop

3.4、🥝 安装 Docker

双击刚才下载下来的Docker Desktop Installer.exe文件安装即可，不需要任何设置，如下图所示：

双击打开：

安装中：

点击Close and restart代表需要重启电脑：
电脑重启后，我们可以在 CMD 中输入如下命令查看安装的 Docker 版本：
```
docker --version
```
电脑重启后，Docker 会自动启动，在启动界面我们点击Accept即可，如下图所示：
注意：如果启动后出现如下图所示的警告，请先下载 Linux 内核更新包进行安装更新，更新包下载地址：//aka.ms/wsl2kernel（或者点击弹出警告中的连接），更新后点击Restart按钮即可。

安装 WSL 更新包：

重启 Docker：
重启如果出现Docker.ApiServices.WSL2.WslKernelUpdateNotInstalledException这个异常错误，说明需要安装WSL这个插件，打开//czf-net.xyz/res，下载 wsl.msi 文件，然后安装即可，再次打开 Docker Desktop 就正常了。

如果重启后出现如下所示的错误警告，在 CMD 中执行如下命令并重启电脑：

netsh winsock reset

Docker.Core.DockerException:
Failed to start
在 Docker.Engines.LinuxkitDaemonStartup.<WaitAsync>d__5.MoveNext() 位置 C:\workspaces\4.12.x\src\github.com\docker\pinata\win\src\Docker.Engines\LinuxkitDaemonStartup.cs:行号 54
--- 引发异常的上一位置中堆栈跟踪的末尾 ---
在 System.Runtime.ExceptionServices.ExceptionDispatchInfo.Throw()
在 System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(Task task)
在 Docker.Engines.WSL2.LinuxWSL2Engine.<DoStartAsync>d__26.MoveNext() 位置 C:\workspaces\4.12.x\src\github.com\docker\pinata\win\src\Docker.Engines\WSL2\LinuxWSL2Engine.cs:行号 170
--- 引发异常的上一位置中堆栈跟踪的末尾 ---
在 System.Runtime.ExceptionServices.ExceptionDispatchInfo.Throw()
在 System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(Task task)
在 Docker.ApiServices.StateMachines.TaskExtensions.<WrapAsyncInCancellationException>d__0.MoveNext() 位置 C:\workspaces\4.12.x\src\github.com\docker\pinata\win\src\Docker.ApiServices\StateMachines\TaskExtensions.cs:行号 29
--- 引发异常的上一位置中堆栈跟踪的末尾 ---
在 System.Runtime.ExceptionServices.ExceptionDispatchInfo.Throw()
在 System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(Task task)
在 Docker.ApiServices.StateMachines.StartTransition.<DoRunAsync>d__5.MoveNext() 位置 C:\workspaces\4.12.x\src\github.com\docker\pinata\win\src\Docker.ApiServices\StateMachines\StartTransition.cs:行号 67
--- 引发异常的上一位置中堆栈跟踪的末尾 ---
在 System.Runtime.ExceptionServices.ExceptionDispatchInfo.Throw()
在 Docker.ApiServices.StateMachines.StartTransition.<DoRunAsync>d__5.MoveNext() 位置 C:\workspaces\4.12.x\src\github.com\docker\pinata\win\src\Docker.ApiServices\StateMachines\StartTransition.cs:行号 92

3.5、🍅 启动 Docker

正常启动 Docker 的效果如下图所示：

3.6、🥑 登录 Docker

我们可以点击窗体的右上角登录按钮登录自己的 Docker 账号，如下图所示：

3.7、🍆 配置镜像加速地址

我们可以配置国内镜像加速下载地址，点击右上角的设置按钮，点击 Docker Engine 选项，增加如下配置，然后点击Apply & Restart按钮即可：

增加的配置：

"registry-mirrors": [
    "//registry.docker-cn.com",
    "//hub-mirror.c.163.com",
    "//docker.mirrors.ustc.edu.cn"
],

完整配置：

{
    "registry-mirrors": [
        "//registry.docker-cn.com",
        "//hub-mirror.c.163.com",
        "//docker.mirrors.ustc.edu.cn"
    ],
    "builder": {
        "gc": {
            "defaultKeepStorage": "20GB",
            "enabled": true
        }
    },
    "experimental": false,
    "features": {
        "buildkit": true
    }
}

设置效果图：

保存后的设置会存储到C:\Users\quber\.docker\daemon.json文件中。

更多设置请参考官网：//docs.docker.com/engine/reference/commandline/dockerd

3.8、🥔 修改 Docker 数据存储位置

由于 Docker 默认安装在 C 盘（C:\Program Files\Docker），这里我们需要将 Docker 的数据存储转移到其他盘，如 D:\Net_Program\Net_Docker，先退出 Docker Desktop，如下图所示：
新建目录 D:\Net_Program\Net_Docker，执行如下命令导出备份数据到 D:\Net_Program\Net_Docker
```
wsl --export docker-desktop-data "D:\Net_Program\Net_Docker\docker-desktop-data.tar"
```
说明：D:\Net_Program\Net_Docker为备份的地址，docker-desktop-data.tar为备份的名称
执行如下命令删除原有数据：
```
wsl --unregister docker-desktop-data
```
执行如下命令更改数据存储盘并恢复数据：
```
wsl --import docker-desktop-data "D:\Net_Program\Net_Docker" "D:\Net_Program\Net_Docker\docker-desktop-data.tar" --version 2
```
说明：“D:\Net_Program\Net_Docker”为更改的数据存储盘地址，“D:\Net_Program\Net_Docker\docker-desktop-data.tar”为导入的数据备份文件地址（即上面我们备份的文件地址），导入完成后在D:\Net_Program\Net_Docker下会生成一个 ext4.vhdx 的虚拟磁盘路径

4、🥕 安装完成

到此，Windows 中安装 Docker 就完成了。

5、🌽Windows Server 中安装 Docker

这里我们以在 Windows Server 2016 Datacenter 为例进行介绍。

由于 Windows Server 中不支持使用 Docker Desktop 直接安装，因此，需要按照一下步骤进行安装。

5.1、🌶 下载更新

在运行中输入sconfig打开参数设置菜单：

然后输入数字 6 并确定（下载并安装更新），在弹出的黑色对话框中选择A，让它下载更新并重启，此操作必须进行，否则后续安装会失败或者各种报错类似于 Linux 各种软件版本依赖：

以管理员身份运行 PowerShell，由于 Windows Server 2016 中文版不支持安装的 NuGet，需要使用命令将原有的 Tls一级修改为二级才能安装 NuGet 服务，执行如下命令：

[System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.SecurityProtocolType]::Tls12;

5.2、🥦 安装 NuGet 服务

执行如下命令指定 NuGet 安装包最小版本：

Install-PackageProvider -Name NuGet -MinimumVersion 2.8.5.201 -Force

安装 Docker 模块:

Install-Module -Name DockerMsftProvider -Force

安装 Docker 包:

Install-Package -Name docker -ProviderName DockerMsftProvider -Force

:::danger 注意

如果这一步安装失败，大概的错误是Install-Package ：找不到路径“C:\Users\xxxx……\AppData\Local\DockerMsftProvider\Docker-17-05-2-ee-13.zip”……。

定位到路径C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\DockerMsftProvider，查看该文件架下是否有“，如果没有，需要手动下载//dockermsft.blob.core.windows.net/dockercontainer/docker-1-12-2-cs2-ws-beta.zip放到这个文件夹下。

最后再执行安装 Docker 包命令即可:

Install-Package -Name docker -ProviderName DockerMsftProvider -Force

:::

安装完成后重启计算机生效（注意，执行如下命令将重启电脑，请谨慎操作）：

Restart-Computer -Force

5.3、🥗 验证 Docker

重启后，我们在 PowerShell 中输入如下命令可查看 Docker 的版本信息。

查看 Docker 的版本号或版本信息：

docker --version

docker version

查看 Docker 的信息：

docker info

5.4、🥙 修改 Docker 配置

找到文件C:\ProgramData\docker\config\daemon.json，如果没有该文件就创建，填入如下配置：
```
{
    "builder": {
        "gc": {
            "defaultKeepStorage": "20GB",
            "enabled": true
        }
    },
    "experimental": false,
    "features": {
        "buildkit": true
    },
    "registry-mirrors": [
        "//registry.docker-cn.com",
        "//hub-mirror.c.163.com",
        "//docker.mirrors.ustc.edu.cn"
    ],
    "graph": "E:\\03Docker\\Docker"
}
```
说明：

registry-mirrors 代表镜像加速地址；

graph 代表 Docker 数据存储地址；

如果出现镜像拉取失败“no matching manifest for windows/amd64 10.0.18362 in the manifest list entries”，需要将“experimental”设置为“true”，如果拉取镜像还是出现上述错误，请尝试在拉取命令后面加上:nanoserver（如 docker pull redis:nanoserver），再次拉取镜像即可成功；

PS：nanoserver是基于 Windows 上的虚拟化实践。
在 PowerShell 中分别执行如下命令重启 Docker 服务：
```
net stop docker
```
```
net start docker
```
或者直接执行Restart-Service docker重启 Docker 服务：

5.5、🥪 测试

我们以安装 Redis 为例，在 CMD 中执行如下命令拉取 Redis 镜像：

docker pull redis

如果出现“no matching manifest for windows/amd64 10.0.14393 in the manifest list entries”的错误提示，请将C:\ProgramData\docker\config\daemon.json配置文件中的experimental设置为true，然后重启 Docker 服务，再次拉取镜像即可成功！

如果拉取镜像还是出现上述错误，请在拉取镜像命令最后加上:nanoserver，再次拉取镜像即可成功！

docker pull redis:nanoserver

PS：nanoserver是基于 Windows 上的虚拟化实践。

5.6、Hyper-V 安装 Liunx Container

打开服务器管理器，鼠标右键选择Hyper-V 管理器，如下图所示：
在弹出的窗体中选择虚拟交换机管理器，如下图所示：
在弹窗的窗体中选择创建虚拟交换机，如下图所示：
然后填写名称和说明等信息，如下图所示：
下载 Docker-Machine

到//github.com/docker/machine/releases去下载docker-machine-Windows-x86_64.exe，下载下来后重命名为docker-machine.exe，然后将“放入D:\01Software\Docker文件夹下，如下图所示：
以管理员身份运行CMD，并定位到D:\01Software\Docker，然后执行如下命令：
```
docker-machine create -d hyperv --hyperv-virtual-switch "DockerNat" VM8
```
说明：命令中的DockerNat就是刚才我们新建的虚拟机名称。

然后等待命令执行完成，如下图所示：

:::danger 注意

如果遇到//github.com/boot2docker/boot2docker/releases/download/v19.03.12/boot2docker.iso一直下载不下来，我们可以手动下载该文件，然后将该文件放入C:\Users\Administrator\.docker\machine\cache目录内，然后再重新执行上述命令即可。

:::
执行如下命令，把当前主机设置为默认 Docker 命令运行的主机：
```
docker-machine.exe env VM8
```
执行如下命令：
```
@FOR /f "tokens=*" %i IN ('docker-machine env vm8') DO @%i
```

6、🍰 设置 Vmmem 内存占用配置

默认情况下，当开启 Docker 后，Windows 中的 Vmmem 进程占用的内存非常高，如下图所示：

6.1. 🥧 修改.wslconfig配置

查看C:\Users\quber下是否有.wslconfig文件，没有则新建一个。

然后设置如下配置：

[wsl2]

# 设置最大占用内存为2GB
memory=2GB

更多设置请参考微软官方说明：//docs.microsoft.com/en-us/windows/wsl/wsl-config#configuration-setting-for-wslconfig

6.2. 🍯 在 CMD 中运行如下命令

wsl --shutdown

6.3. 🍪 然后重启 Docker Desktop

我们再看设置后的效果：

7、🍹 Portainer 安装

Portainer 的作用就相当于 Docker Desktop，只不过为 Web 端进行管理。

7.1、🍵 拉取 Portainer 镜像

执行如下命令拉取 Portainer 镜像：

docker pull portainer/portainer

7.2、🍸 创建 Portainer 容器

新建目录D:\Net_Program\Net_Docker\Portainer\Data，用于存储 Portainer 的相关数据。

执行如下命令创建 Portainer 容器并运行：

docker run -d --name=portainer -p 8000:8000 -p 9000:9000 --restart=always -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock -v D:/Net_Program/Net_Docker/Portainer/Data:/data portainer/portainer

7.3、🥃 运行 Web 管理端

此时我们在浏览器中访问//localhost:9000/地址即可打开 Web 管理端：

初始打开的时候，需要创建账号和密码，密码长度不少于 8 位。

创建用户进入系统后，选择第一个选项“Docker”，点击“Connect”按钮即可进入 Docker 的管理界面：

接下来我们就可以在 Docker 中拉取各种镜像进行安装了，如：Docker 中安装 Redis

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