Docker入门（三）：容器（Containers）

这个《Docker入门系列》文档，是根据Docker官网（https://docs.docker.com）的帮助文档大致翻译而成。主要是作为个人学习记录。有错误的地方，Robin欢迎大家指正。分为如下几个部分：

1 Docker入门：简介

2 Docker入门：安装运行

3 Docker入门：容器（Containers）

4 Docker入门：服务（Services）

5 Docker入门：Swarms

6 Docker入门：Stacks

7 Docker入门：部署app

8 Docker入门：稍高级的话题

3.1 引言

现在我们采用Docker方式来构建一个app。这种app分为三层，从低至上分别为container、service、stack：

stack

service

container

本章介绍最低层：container。再上一层是service，用于描述产品中container的行为方式，在第四章介绍。最上层是stack，定义了所有services的交互方式，在第六章介绍。

3.2 新的开发环境

以前你想着手写一个Python app，首先要做的就是在你的机器上安装Python运行时。这就在你的机器上创建了一个环境，从而使得你的app像期望中一样的运行；如果在服务器上运行你的app，也需要做同样的事情。

使用Docker后，你只需要将Python运行时作为一个映像，而不再需要安装。于是，你所构建的程序包括基本的Python映像和你的app代码。保证你的app及其依赖，以及运行时，在传送时一个都不能落下。

这种便携式的映像是由Dockerfile来定义的。

3.3 使用Dockerfile来定义容器

Dockerfile会在容器里定义一个环境，这个环境包括所有要做的事情。在这个环境里，一些资源访问（如网络接口，磁盘访问）是虚拟化的，从而和其余的系统隔离开来。因此，你可以将端口映射到外面的世界，也可以限定将哪些文件拷贝到那个环境中。于是，用Dockerfile构建的app无论在哪里运行，其行为表现都是一样的。

下面来写一个Dockerfile文件。

首先创建一个空目录，并cd到该目录下，然后在该目录下创建文件Dockerfile，并将下面的内容拷贝到Dockerfile文件中，保存一下。

# Use an official Python runtime as a parent image
FROM python:2.7-slim

# Set the working directory to /app
WORKDIR /app

# Copy the current directory contents into the container at /app
ADD . /app

# Install any needed packages specified in requirements.txt
RUN pip install -r requirements.txt

# Make port 80 available to the world outside this container
EXPOSE 80

# Define environment variable
ENV NAME World

# Run app.py when the container launches
CMD ["python", "app.py"]

警告：你是否使用了代理服务器？当代理服务器运行时，它会阻止到web app的网络连接。解决这个问题，需要在Dockerfile中加入如下代码，使用ENV命令来为代理服务器设定主机IP和端口号：

# Set proxy server, replace host:/port with values for your servers

ENV http_proxy host:/port

ENV https_proxy host:/port

上面的Dockerfile中引用了几个还没有创建的文件：app.py和requirements.txt，下面我们来创建它们。

3.4 app程序

在Dockerfile文件的同一目录下，创建requirements.txt和app.py两个文件。这样整个app就完成了，很简单吧。当用这个Dockerfile构建映像时，app.py和requirements.txt也都有了，这是因为Dockerfile中的ADD命令起了作用；同样，由于命令EXPOSE，可以通过HTTP访问到app.py的输出。

requirements.txt的内容如下：

Flask

Redis

app.py的内容如下：

from flask import Flask

from redis import Redis, RedisError

import os

import socket

# Connect to Redis

redis = Redis(host="redis", db=0, socket_connect_timeout=2, socket_timeout=2)

app = Flask(__name__)

@app.route("/")

def hello():

    try:

        visits = redis.incr("counter")

    except RedisError:

        visits = "<i>cannot connect to Redis, counter disabled</i>"

    html = "<h3>Hello {name}!</h3>" \

           "<b>Hostname:</b> {hostname}<br/>" \

           "<b>Visits:</b> {visits}"

    return html.format(name=os.getenv("NAME", "world"), hostname=socket.gethostname(), visits=visits)

if __name__ == "__main__":

    app.run(host='0.0.0.0', port=80)

现在我们可以看到，pip install -r requirements.txt 会安装Flask和Redis的Python库，这个app会打印环境变量NAME，并输出socket.gethostname()的调用结果。因为Redis并没有运行（因为我们只是安装了其Python库，而不是Redis本身），这么使用最终会失败并打印出错误信息。

注意：在容器中访问host的名称将会得到一个容器ID，相等于主机环境下可执行程序的进程ID。

这就OK了。你的系统里并不需要Python或者requirements.txt中的任何东西，构建或运行这个映像也不会将这些东西安装到你的系统。看起来并没有安装Python和Flask的环境，但是这个环境你有了。

3.5 构建这个app

准备构建（build）这个app。确保你还在刚创建的目录下，确认一下：

$ ls

Dockerfile                     app.py                         requirements.txt

没问题。接下来运行构建命令。这个命令将会创建一个Docker映像，在命令中使用-t来指定一个友好的名字：

docker build -t friendlyhello .

可以通过如下命令列出本地Docker映像：

[root@localhost docker]# docker images

REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE

friendlyhello       latest              4005a12618da        17 minutes ago      195MB

python              2.7-slim            9724e90f1f17        6 days ago          184MB

hello-world         latest              05a3bd381fc2        4 weeks ago         1.84kB

也可以使用新的命令docker images ls来列出映像。

3.6 运行这个app

运行这个app，并通过-p将机器的端口4000映射到容器发布的端口80上：

[root@localhost docker]# docker run -p 4000:80 friendlyhello

* Running on http://0.0.0.0:80/ (Press CTRL+C to quit)

可以看到一个提示，friendlyhello在http://0.0.0.0:80上提供服务。这个信息来自于容器内部，容器并不知道你将容器的端口80映射到4000了，使用正确的URL：http://localhost:4000。

在浏览器里运行这个URL，可以看到如下页面：

192.168.137.100是虚拟机的IP，这是在宿主主机上运行的浏览器。

注意：这里的端口重映射4000:80是为了演示两个端口的区别，一个是Dockerfile中EXPOSE的端口，另一个是docker run –p所发布的端口。后面我们只将主机的端口80映射到容器中的端口80，所以使用http://localhost就可以了。

在终端里使用CTRL+C来结束容器运行。

下面使用detached mode，在后台运行这个app：

[root@localhost docker]# docker run -d -p 4000:80 friendlyhello

59dfe83b4b1264f2d04be89f3e2a9a02e54fcac3b169a45e721dd81d6429cdbd

运行后，可以看到这个app的容器ID，然后就在后台运行了。使用命令docker container ls可以查看容器：

[root@localhost /]# docker container ls

CONTAINER ID  IMAGE        COMMAND         CREATED    STATUS      PORTS           NAMES

46f21d48ba94 friendlyhello "python app.py" 42 minutes ago Up42minutes 0.0.0.0:4000->80/tcp   relaxed_raman

可以看到，容器ID已经简化了，并且这个ID和http://localhost:4000保持一致。

使用docker container stop来终止容器进程，命令中包括容器ID：

docker container stop 46f21d48ba94

3.7 分享映像

为了展示便携性，我们来上传构建的映像并在其他地方运行。如果你想在产品中部署容器，后面还需要学习怎样把映像推送到registry中。

一个registry就是多个repository（仓库）的集合；一个repository就是多个映像的集合。Registry的一个帐号可以创建许多repository。Docker CLI默认使用Docker的public registry。

注意：这里我们将使用Docker的public registry，因为它是免费的，并且是已经配置好的。也可以选择其他的public registry，当然，你也可以自己搭建个人的registry（使用Docker Trusted Registry）。

3.7.1 使用Docker ID登录

如果你没有Docker帐号，到cloud.docker.com上注册一个。记住用户名和密码。然后在你的本地机器上登录到public registry：

docker login

3.7.2 给映像加上标签

通过标识username/repository:tag，将一个本地映像和registry中的一个映像关联起来。tag是可选的，但是强烈推荐加上tag，因为registry使用这个机制，来给Docker映像提供版本号。提供registry和tag，例如：get-started:part2，将会把这个映像放到get-started repository中，并加上标签part2。

运行命令docker tag image，并提供用户名，repository和tag名称，然后映像就会被上传到相应的目标中。这个命令的语法是：

docker tag image username/repository:tag

例如：

docker tag friendlyhello robin/get-started:part2

运行命令docker image来查看加了标签的映像：

[root@localhost /]# docker images

REPOSITORY                  TAG           IMAGE ID            CREATED             SIZE

friendlyhello               latest        4005a12618da        25 hours ago        195MB

robin/get-started   part2         4005a12618da        25 hours ago        195MB

python                      2.7-slim      9724e90f1f17        7 days ago          184MB

hello-world                 latest        05a3bd381fc2        4 weeks ago         1.84kB

3.7.3 发布映像

使用如下命令，就可以将加了标签的映像上传到repository中：

docker push username/repository:tag

运行命令如下：

[root@localhost /]# docker push robin/get-started:part2

The push refers to a repository [docker.io/robin/get-started]

02bdd180d5f0: Pushed

bf76f22d8e58: Pushed

e82724fbda2b: Pushed

f39f8a7b1485: Mounted from library/python

5e4d4a29edae: Mounted from library/python

f46f014db30a: Mounted from library/python

c01c63c6823d: Mounted from library/python

part2: digest: sha256:5fb9a92175f6918c8baf55ef5248e9e234e1f9cc0ccb683b8d0bf49da4286724 size: 1787

一旦命令运行完成，这个映像就公开可用了。如果你登录到Docker Hub，就可以看到新提交的映像，以及相应的拉取命令。

3.7.4 从远程repository中拉取并运行映像

现在，可以在任何机器上使用如下命令来运行你的app：

docker run -p 4000:80 username/repository:tag

如果本地机器没有这个映像，Docker将会从repository中拉取。

$ docker run -p 4000:80 robin/get-started:part2

Unable to find image robin/get-started:part2' locally

part2: Pulling from robin/get-started

10a267c67f42: Already exists

f68a39a6a5e4: Already exists

9beaffc0cf19: Already exists

3c1fe835fb6b: Already exists

4c9f1fa8fcb8: Already exists

ee7d8f576a14: Already exists

fbccdcced46e: Already exists

Digest: sha256:0601c866aab2adcc6498200efd0f754037e909e5fd42069adeff72d1e2439068

Status: Downloaded newer image for robin/get-started:part2

* Running on http://0.0.0.0:80/ (Press CTRL+C to quit)

注意：无论你是在构建或者运行映像时，如果你没有在命令中给出:tag部分，假定的tag是:latest。如果没有标注tag，Docker将会使用映像的最新版本。

无论在哪里执行docker run，它将会拉取你的映像、Python以及requirements.txt中的所有依赖，并运行你的代码。所有这些东西作为一个整体一起传递，并且主机系统除了安装Docker之外，不需要安装任何其他东西。

3.8 总结

下一节，我们通过在service中运行这个容器，来学习如何使我们的程序具有可伸缩性。

3.9 本节命令列表

下面是本节的基本Docker命令，有些命令后面的部分也会用到。

docker build -t friendlyname .  # Create image using this directory's Dockerfile

docker run -p 4000:80 friendlyname  # Run "friendlyname" mapping port 4000 to 80

docker run -d -p 4000:80 friendlyname         # Same thing, but in detached mode

docker container ls                                # List all running containers

docker container ls -a             # List all containers, even those not running

docker container stop <hash>           # Gracefully stop the specified container

docker container kill <hash>         # Force shutdown of the specified container

docker container rm <hash>        # Remove specified container from this machine

docker container rm $(docker container ls -a -q)         # Remove all containers

docker image ls -a                             # List all images on this machine

docker image rm <image id>            # Remove specified image from this machine

docker image rm $(docker image ls -a -q)   # Remove all images from this machine

docker login             # Log in this CLI session using your Docker credentials

docker tag <image> username/repository:tag  # Tag <image> for upload to registry

docker push username/repository:tag            # Upload tagged image to registry

docker run username/repository:tag                   # Run image from a registry