【云原生 | 05】Docker中容器的创建与启停

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1. 镜像和容器

  看待镜像和容器的一种方式是将它们类比成程序与进程。一个进程可以视为一个被执行的应用程序，同样，一个Docker容器可以视为一个运行中的Docker镜像。
 

标题Docker镜像与容器

  如果大家熟悉面向对象原理，看待镜像和容器的另一种方法是将镜像看作类而将容器看作对象。对象是类的具体实例，同样，容器是镜像的实例。用户可以从单个镜像创建多个容器，就像对象一样，它们之间全都是相互隔离的。不论用户在对象内修改了什么，都不会影响类的定义——它们从根本上就是不同的东西。
 

2. 新建并启动容器

 首先，我们会查看Docker是否能正常工作，然后学习基本的Docker的工作流：创建并管理容器。我们将浏览容器的典型生命周期：从创建、管理到停止，直到最终删除。


  第一步，查看docker程序是否存在，功能是否正常：
 

[root@localhost ~]# sudo docker info
Containers: 1
Images: 8
Storage Driver: aufs
    Root Dir: /var/lib/docker/aufs
    Backing Filesystem: extfs
    Dirs: 10
Execution Driver: native-0.2
Kernel Version: 3.13.0-43-generic
Operating System: Ubuntu 14.04.2 LTS
CPUs: 1
Total Memory: 994 MiB
Name: riemanna
ID: DOIT:XN5S:WNYP:WP7Q:BEUP:EBBL:KGIX:GO3V:NDR7:YW6E:VFXT:FXHM WARNING: No swap limit support

在这里我们调用了docker可执行程序的info命令，该命令会返回所有容器和镜像（镜像即是Docker用来构建容器的“构建块”）的数量、Docker使用的执行驱动和存储驱动（execution and storage driver），以及Docker的基本配置。

  Docker是基于客户端-服务器构架的。它有一个docker程序，既能作为客户端，也可以作为服务器端。作为客户端时，docker程序向Docker守护进程发送请求（如请求返回守护进程自身的信息），然后再对返回的请求结果进行处理。
 

 现在，让我们尝试启动第一个Docker容器。我们可以使用docker run命令创建容器。


 docker run命令提供了Docker容器的创建到启动的功能：

[root@localhost ~]# sudo docker run -i -t ubuntu /bin/bash
Unable to find image 'ubuntu' locally
ubuntu:latest: The image you are pulling has been verified 511136ea3c5a: Pull complete
d497ad3926c8: Pull complete
ccb62158e970: Pull complete
e791be0477f2: Pull complete
3680052c0f5c: Pull complete
22093c35d77b: Pull complete
5506de2b643b: Pull complete
Status: Downloaded newer image for ubuntu:latest
root@fcd78e1a3569:/#

官方文档列出了完整的Docker命令列表，也可以使用docker help获取这些命令。此外，还可以使用Docker的man页（即执行man docker-run）。

[root@localhost ~]# sudo docker run -i -t ubuntu /bin/bash

上述命令中：

         -t  选项让Docker分配一个伪终端（pseudo-tty）并绑定到容器的标准输入上，


         -i  则让容器的标准输入保持打开。


 利用docker run来创建并启动容器时，Docker在后台运行的标准操作包括：


           ·检查本地是否存在指定的镜像，不存在就从公有仓库下载；
  

           ·利用镜像创建一个容器，并启动该容器；
  

           ·分配一个文件系统给容器，并在只读的镜像层外面挂载一层可读写层；
  

           ·从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中；
  

           ·从网桥的地址池配置一个IP地址给容器；
  

           ·执行用户指定的应用程序；
  

           ·执行完毕后容器被自动终止。
  

官方文档上列出了docker run命令的所有标志，此外还可以用命令docker help run查看这些标志。或者，也可以用Docker的man页（也就是执行man docker-run命令）。

 接下来，我们告诉Docker基于什么镜像来创建容器，示例中使用的是ubuntu镜像。ubuntu镜像是一个常备镜像，也可以称为“基础”（base）镜像，它由Docker公司提供，保存在Docker HubRegistry上。可以以ubuntu基础镜像（以及类似的fedora、debian、centos等镜像）为基础，在选择的操作系统上构建自己的镜像。到目前为止，我们基于此基础镜像启动了一个容器，并且没有对容器增加任何东西。


 首先Docker会检查本地是否存在ubuntu镜像，如果本地还没有该镜像的话，那么Docker就会连接官方维护的Docker Hub Registry，查看Docker Hub中是否有该镜像。Docker一旦找到该镜像，就会下载该镜像并将其保存到本地宿主机中。


  随后，Docker在文件系统内部用这个镜像创建了一个新容器。该容器拥有自己的网络、IP地址，以及一个用来和宿主机进行通信的桥接网络接口。最后，我们告诉Docker在新容器中要运行什么命令，在本例中我们在容器中运行/bin/bash命令启动了一个Bash shell。
 

   当容器创建完毕之后，Docker就会执行容器中的/bin/bash命令，这时就可以看到容器内的shell了，如下：
  

root@f7cbdac22a02:/#

3. 使用第一个容器

 现在，我们已经以root用户登录到了新容器中，容器的ID f7cbdac22a02，乍看起来有些令人迷惑的字符串`。这是一个完整的Ubuntu系统，可以用它来做任何事情。下面就来研究一下这个容器。首先，我们可以获取该容器的主机名，如下：

root@f7cbdac22a02:/# hostname 
f7cbdac22a02

 可以看到，容器的主机名就是该容器的ID。再来看看/etc/hosts文件内容：

root@f7cbdac22a02:/# cat /etc/hosts
172.17.0.4 f7cbdac22a02
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters

 Docker已在hosts文件中为该容器的IP地址添加了一条主机配置项。


 再来看看容器的网络配置情况，如下:

root@f7cbdac22a02:/# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state
    UNKNOWN group default
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
899: eth0: <BROADCAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast
    state UP group default qlen 1000
link/ether 16:50:3a:b6:f2:cc brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.4/16 scope global eth0
inet6 fe80::1450:3aff:feb6:f2cc/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever

 可以看到，这里有lo的环回接口，还有IP为172.17.0.4的标准 eth0网络接口，和普通宿主机是完全一样的。我们还可以查看容器中运行的进程,如下：

root@f7cbdac22a02:/# ps -aux
USER PID %CPU %MEM    VSZ RSS TTY    STAT START TIME COMMAND
root    1 0.0 0.0    18156 1936 ?    Ss    May30 0:00 /bin/bash 
root    21 0.0 0.0   15568 1100 ?    R+    02:38 0:00 ps -aux

接下来尝试安装一个软件包：

root@f7cbdac22a02:/# apt-get update && apt-get install vim

 通过上述命令，就在容器中安装了Vim编辑器软件。


  用户可以继续在容器中做任何自己想做的事情。当所有工作都结束时，输入exit，就可以返回到Ubuntu宿主机的命令行提示符了。
 

  但是，容器现在已经停止运行了！只有在指定的/bin/bash命令处于运行状态的时候，我们的容器也才会相应地处于运行状态。一旦退出容器，/bin/bash命令也就结束了，这时容器也随之停止了运行。
 

 但容器仍然是存在的，可以用docker ps -a命令查看当前系统中容器的列表，如下：

CONTAINER ID IMAGE     COMMAND    CREATED  STATUS PORTS NAMES
1cd57c2cdf7f ubuntu:14.04 "/bin/bash" A minute Exited
    gray_cat

 默认情况下，当执行docker ps命令时，只能看到正在运行的容器。如果指定-a标志的话，那么docker ps命令会列出所有容器，包括正在运行的和已经停止的。

注意：也可以为docker ps命令指定-l标志，列出最后一个运行的容器，无论其正在运行还是已经停止。也可以通过--format标志，进一步控制显示哪些信息，以及如何显示这些信息

  从该命令的输出结果中我们可以看到关于这个容器的很多有用信息：ID、用于创建该容器的镜像、容器最后执行的命令、创建时间以及容器的退出状态（在上面的例子中，退出状态是0，因为容器是通过正常的exit命令退出的）。我们还可以看到，每个容器都有一个名称。
 

   有3种方式可以唯一指代容器：短UUID（如f7cbdac22a02）、长UUID（如f7cbdac22a02e03c9438c729345e54db9d20cfa2ac1fc3494b6eb60872e74778）或者名称（如gray_cat）。
  

4. 容器命名

  Docker会为我们创建的每一个容器自动生成一个随机的名称。例如，上面我们刚刚创建的容器就被命名为gray_cat。如果想为容器指定一个名称，而不是使用自动生成的名称，则可以用--name标志来实现，如下：
 

[root@localhost ~]# sudo docker run --name bob_the_container -i -t ubuntu /bin/bash 
root@aa3f365f0f4e:/# exit

  上述命令将会创建一个名为bob_the_container的容器。一个合法的容器名称只能包含以下字符：小写字母a~z、大写字母A~Z、数字 0~9、下划线、圆点、横线（如果用正则表达式来表示这些符号，就是[a-zA-Z0-9_.-]）
 

  在很多Docker命令中，都可以用容器的名称来替代容器ID，后面我们将会看到。容器名称有助于分辨容器，当构建容器和应用程序之间的逻辑连接时，容器的名称也有助于从逻辑上理解连接关系。具体的名称（如web、db）比容器ID和随机容器名好记多了。我推荐大家都使用容器名称，以更加方便地管理容器。
 

   容器的命名必须是唯一的。如果试图创建两个名称相同的容器，则命令将会失败。如果要使用的容器名称已经存在，可以先用docker rm命令删除已有的同名容器后，再来创建新的容器。
  

5.重启容器

容器已经停止了，我们可以用下面的命令重新启动一个已经停止的容器，如下：

[root@localhost ~]# sudo docker start bob_the_container

  除了容器名称，也可以用容器ID来指定容器，
 

[root@localhost ~]# sudo docker start aa3f365f0f4e

  也可以使用docker restart命令来重新启动一个容器。
 

   这时运行不带-a标志的docker ps命令，就应该看到我们的容器已经开始运行了。
  

    类似地，Docker也提供了docker create命令来创建一个容器，但是并不运行它。这让我们可以在自己的容器工作流中对其进行精准化的控制。
   

6. 附着到容器上

  Docker容器重新启动的时候，会沿用docker run命令时指定的参数来运行，因此我们的容器重新启动后会运行一个交互式会话shell。此外，也可以用docker attach命令，重新附着到该容器的会话上，如下：
 

[root@localhost ~]# sudo docker attach bob_the_container

  也可以使用容器ID，重新附着到容器的会话上，如下：
 

[root@localhost ~]# sudo docker attach aa3f365f0f4e

  现在，又重新回到了容器的Bash提示符，如下：
 

root@aa3f365f0f4e:/_#_

  可能需要按下回车键才能进入该会话。
 

   如果退出容器的shell，容器会再次停止运行。
  

 容器是直接提供应用服务的组件，也是Docker实现快速启停和高效服务性能的基础。


  在生产环境中，因为容器自身的轻量级特性，推荐大家使用容器时在一组容器前引入HA（High Availability，高可靠性）机制。例如使用HAProxy工具来代理容器访问，这样在容器出现故障时，可以快速切换到功能正常的容器。此外，建议通过指定合适的容器重启策略，来自动重启退出的容器。
 

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