天池Docker学习赛笔记

容器的基本概念

什么是容器？

容器就是一个视图隔离、资源可限制、独立文件系统的进程集合。所谓“视图隔离”就是能够看到部分进程以及具有独立的主机名等；控制资源使用率则是可以对于内存大小以及 CPU 使用个数等进行限制。容器就是一个进程集合，它将系统的其他资源隔离开来，具有自己独立的资源视图。

容器具有一个独立的文件系统，因为使用的是系统的资源，所以在独立的文件系统内不需要具备内核相关的代码或者工具，我们只需要提供容器所需的二进制文件、配置文件以及依赖即可。只要容器运行时所需的文件集合都能够具备，那么这个容器就能够运行起来。

如何为进程提供一个独立的运行环境呢？

• 针对不同进程使用同一个文件系统所造成的问题而言，Linux 和 Unix 操作系统可以通过 chroot 系统调用将子目录变成根目录，达到视图级别的隔离；进程在 chroot 的帮助下可以具有独立的文件系统，对于这样的文件系统进行增删改查不会影响到其他进程；
• 因为进程之间相互可见并且可以相互通信，使用 Namespace 技术来实现进程在资源的视图上进行隔离。在 chroot 和 Namespace 的帮助下，进程就能够运行在一个独立的环境下了；
• 但在独立的环境下，进程所使用的还是同一个操作系统的资源，一些进程可能会侵蚀掉整个系统的资源。为了减少进程彼此之间的影响，可以通过 Cgroup 来限制其资源使用率，设置其能够使用的 CPU 以及内存量。

什么是镜像？

我们将容器运行时所需要的所有的文件集合称之为容器镜像。

docker 把应用程序及其依赖，打包在 image 文件里面。只有通过这个文件，才能生成 Docker 容器。image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根据 image 文件生成容器的实例。同一个 image 文件，可以生成多个同时运行的容器实例。

image 是二进制文件。实际开发中，一个 image 文件往往通过继承另一个 image 文件，加上一些个性化设置而生成。举例来说，你可以在 Ubuntu 的 image 基础上，往里面加入 Apache 服务器，形成你的 image。

那么，一般都是通过什么样的方式来构建镜像的呢？通常情况下，我们会采用 Dockerfile 来构建镜像，这是因为 Dockerfile 提供了非常便利的语法糖，能够帮助我们很好地描述构建的每个步骤。当然，每个构建步骤都会对已有的文件系统进行操作，这样就会带来文件系统内容的变化，我们将这些变化称之为 changeset。当我们把构建步骤所产生的变化依次作用到一个空文件夹上，就能够得到一个完整的镜像。

changeset 的分层以及复用特点能够带来几点优势

第一，能够提高分发效率，简单试想一下，对于大的镜像而言，如果将其拆分成各个小块就能够提高镜像的分发效率，这是因为镜像拆分之后就可以并行下载这些数据；

第二，因为这些数据是相互共享的，也就意味着当本地存储上包含了一些数据的时候，只需要下载本地没有的数据即可，举个简单的例子就是 golang 镜像是基于 alpine 镜像进行构建的，当本地已经具有了 alpine 镜像之后，在下载 golang 镜像的时候只需要下载本地 alpine 镜像中没有的部分即可；

第三，因为镜像数据是共享的，因此可以节约大量的磁盘空间，简单设想一下，当本地存储具有了 alpine 镜像和 golang 镜像，在没有复用的能力之前，alpine 镜像具有 5M 大小，golang 镜像有 300M 大小，因此就会占用 305M 空间；而当具有了复用能力之后，只需要 300M 空间即可。

容器的使用

本部分主要围绕学习赛所用到的命令进行讲解从而学习docker的使用流程

构建Docker镜像

在项目的根目录下，新建一个文本文件Dockerfile，其中包含一组指令来告诉 Docker 如何构建我们的镜像。Docker会根据该文件生成二进制的 image 文件。

# 指定基础镜像
FROM registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/tcc-public/java:jdk_13.0.2
# 把当前文件夹里的文件拷贝到镜像的根目录下
ADD . /
# 指定接下来的工作路径为/（根目录）
WORKDIR /
# 指定镜像启动后要执行的命令
CMD ["sh","run.sh"]

构建启动后要执行的run.sh

run.sh内容

java -jar XX.jar

编写业务部分

这部分就是我们真正的项目内容，按照赛题来说，其实业务代码逻辑很简单，生成json就可以了，镜像下面也已经给好了csv文件，json这块我用了fastjson，打jar包的时候把依赖一起打进去就可以啦。

import com.alibaba.fastjson.JSONArray;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;

import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class TC {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        int sum = 0;
        try (BufferedReader file = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("/tcdata/num_list.csv"), "UTF-8"))) {
            String record;
            while ((record = file.readLine()) != null) {
                res.add(Integer.parseInt(record));
                sum += Integer.parseInt(record);
            }
        } catch (Exception e) {

        }
        Collections.sort(res,Collections.reverseOrder());
        JSONObject jsonObject = new JSONObject();
        JSONArray jsonArray = new JSONArray();
        for(int i = 0;i < 10;i++){
            if(i >= res.size())
                break;
            jsonArray.add(res.get(i));
        }
        jsonObject.put("Q1","Hello world");
        jsonObject.put("Q2",sum);
        jsonObject.put("Q3",jsonArray);

        String sourceString = jsonObject.toJSONString();	//待写入字符串
        byte[] sourceByte = sourceString.getBytes();
        if(null != sourceByte) {
            try {
                File file = new File("result.json");        //文件路径（路径+文件名）
                if (!file.exists()) {    //文件不存在则创建文件，先创建目录
                    file.createNewFile();
                }
                FileOutputStream outStream = new FileOutputStream(file);    //文件输出流用于将数据写入文件
                outStream.write(sourceByte);
                outStream.close();    //关闭文件输出流
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

本地测试

镜像抓取

镜像抓取命令

docker image pull library/hello-world

上面代码中，docker image pull是抓取 image 文件的命令。library/hello-world是 image 文件在仓库里面的位置，其中library是 image 文件所在的组，hello-world是 image 文件的名字。

Base Docker Image List中给出了主办方为我们提供的镜像列表，所以我们通过以下指令获取java镜像

docker pull registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/tcc-public/java:jdk_13.0.2

本地构建

docker build -t registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/wx_namespace/wx_namespace_learning:2 .

本地运行测试

这块我还有一点疑问，就是我docker run container后进入到容器中查看并没有发现/tcdata/num_list.csv文件，可是提交却能够通过，这块还不知道是为什么？

回答：跟群友交流得知，这个文件并不在提供给我们的镜像中，而是在评测环境中。

docker run -v /data:/tcdata your_image sh run.sh

可以通过 -v 把运行环境的某个路径映射成镜像里的/tcdata。比如这里我把我主机的/data目录映射成 /tcdata目录。

有点类似windows上面的映射网络驱动器。

sudo docker run –it registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/wx_namespace/wx_namespace_learning:2 /bin/bash

-it参数：容器的 Shell 映射到当前的 Shell，然后你在本机窗口输入的命令，就会传入容器。

/bin/bash：容器启动以后，内部第一个执行的命令。这里是启动 Bash，保证用户可以使用 Shell。

我们可以通过run指令查看运行结果，进行本地测试。

构建镜像并推送

命令行推送

推送的话说起来其实很简单

docker push registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/test_for_tianchi/test_for_tianchi_submit:1.0

但是由于比赛推荐我们使用私有仓库，所以要先登录下阿里云账号

sudo docker login --username=XXX registry.cn-shanghai.aliyuncs.com

IDE + Cloud Toolkit方法

IDE + Cloud Toolkit

这种方式推送到镜像仓库比较便捷，具体可以见链接

提交运行

推送到镜像仓库后，在竞赛界面提交运行即可。