# Docker容器进阶

## 一、Docker私有仓库

### **1、仓库镜像**

  Docker hub官方已提供容器镜像registry,用于搭建私有仓库 

**拉取镜像**

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker pull daocloud.io/library/registry:latest
```

### **2、运行容器**                  

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --name "pri_registry" --restart=always -d -p 5000:5000 daocloud.io/library/registry  

```

  注：如果创建容器不成功，报错防火墙，解决方案如下

```shell
[root@qfedu.com ~]#systemctl stop firewalld
[root@qfedu.com ~]#yum install iptables
[root@qfedu.com ~]#systemctl start iptables
[root@qfedu.com ~]#iptables -F
[root@qfedu.com ~]#systemctl restart docker
```

### **3、查看容器**

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker ps
CONTAINER ID  IMAGE  COMMAND  CREATED  STATUS   PORTS   NAMES
1f444285bed8     daocloud.io/library/registry  "/entrypoint.sh /etc/"  23 seconds ago    Up 21 seconds    0.0.0.0:5000->5000/tcp  elegant_rosalind
```

### **4、连接容器查看端口状态**

```shell
  [root@qfedu.com ~]# docker exec -it  1f444285bed8  /bin/sh    //这里是sh 不是bash
  /# netstat -lnp                        //查看5000端口是否开启
  Active Internet connections (only servers)
  Proto Recv-Q Send-Q Local Address      Foreign Address     State    PID/Program name   
  tcp     0    0 :::5000         :::*           LISTEN    1/registry
  Active UNIX domain sockets (only servers)
  Proto RefCnt Flags    Type    State     I-Node PID/Program name   Path
```

在本机查看能否访问该私有仓库,看看状态码是不是200

```shell
[root@qfedu.com ~]# curl  -I  127.0.0.1:5000   //参数是大写的i
HTTP/1.1 200 OK     
```

### 5、仓库功能测试

```shell
为了方便，下载1个比较小的镜像,buysbox
 [root@qfedu.com ~]# docker pull busybox

上传前必须给镜像打tag  注明ip和端口：
 [root@qfedu.com ~]# docker tag  busybox  私有仓库IP:端口/busybox

这是直接从官方拉的镜像，很慢：
  [root@qfedu.com ~]# docker tag busybox 192.168.245.136:5000/busybox
```

 下面这个Mysql是我测试的第二个镜像，从daocloud拉取的：

```shell
  [root@qfedu.com ~]# docker tag daocloud.io/library/mysql 192.168.245.136:5000/daocloud.io/library/mysql
  注：tag后面可以使用镜像名称也可以使用id,我这里使用的镜像名称，如果使用官方的镜像，不需要加前缀，但是daocloud.io的得加前缀
```

修改请求方式为http

```shell
默认为https，不改会报以下错误:
	Get https://master.up.com:5000/v1/_ping: http: server gave HTTP response to HTTPS client
  [root@qfedu.com ~]# vim /etc/docker/daemon.json
  { "insecure-registries":["192.168.245.136:5000"] }
  
重启docker:
  [root@qfedu.com ~]# systemctl restart docker
```

 上传镜像到私有仓库

```shell
  [root@qfedu.com ~]# docker push 192.168.245.136:5000/busybox 
  [root@qfedu.com ~]# docker push 192.168.245.136:5000/daocloud.io/library/mysql
```

查看私有仓库里的所有镜像  api  应用程序接口

注：我这里是用的是ubuntu的例子

```shell
[root@qfedu.com ~]# curl 192.168.245.130:5000/v2/_catalog
  {"repositories":["daocloud.io/ubuntu"]}
或者
[root@qfedu.com ~]# curl  http://192.168.245.130:5000/v2/daocloud.io/ubuntu/tags/list
  {"name":"daocloud.io/ubuntu","tags":["v2"]}
[root@qfedu.com ~]# curl  http://192.168.245.130:5000/v2/repo名字/tags/list
```

拉取镜像测试

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker pull 192.168.245.136:5000/busybox
```

### 6、删除registry内的镜像

1）exec进入容器更改registry容器内/etc/docker/registry/config.yml文件

```yaml
storage:
  delete:
    enabled: true
```

**重启registry容器**

2) 找出你想要的镜像名称的tag

```bash
# 语法
# curl -I -X GET <protocol>://<registry_host>/v2/<镜像名>/tags/list  
```

**操作**：(加粗为需要修改的地方)

\# curl  http://**192.168.19.150:5000**/v2/**nginx**/tags/list 

{"name":"nginx","tags":["vvvv","vv"]}

3) 拿到digest_hash参数

```bash
# 语法
# curl  --header "Accept: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json" -I -X GET http://<仓库地址>/v2/<镜像名>/manifests/<tag>
```

**操作**

\# curl  --header "Accept: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json" -I -X GET **http://192.168.19.150:5000**/v2/**nginx**/manifests/**vv**    

HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 1366
Content-Type: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
Docker-Content-Digest: **sha256:16eae91e82b4de8fd701b5a4fbfe56059f4d970878a7c42d7fc98c458ef41aa4**
Docker-Distribution-Api-Version: registry/2.0
Etag: "sha256:16eae91e82b4de8fd701b5a4fbfe56059f4d970878a7c42d7fc98c458ef41aa4"
X-Content-Type-Options: nosniff
Date: Thu, 13 May 2021 03:57:08 GMT

4) 复制digest_hash

```bash
Docker-Content-Digest: <digest_hash>
```

Docker-Content-Digest: **sha256:16eae91e82b4de8fd701b5a4fbfe56059f4d970878a7c42d7fc98c458ef41aa4**

5) 删除清单

```bash
# 语法
# curl -I -X DELETE <protocol>://<registry_host>/v2/<repo_name>/manifests/<digest_hash>
```

**操作**

\# curl -I -X DELETE http://**192.168.19.150:5000**/v2/**nginx**/manifests/**sha256:16eae91e82b4de8fd701b5a4fbfe56059f4d970878a7c42d7fc98c458ef41aa4**

HTTP/1.1 **202** Accepted
Docker-Distribution-Api-Version: registry/2.0
X-Content-Type-Options: nosniff
Date: Thu, 13 May 2021 04:00:50 GMT
Content-Length: 0

**查看结果nginx:vv已经被删除**

[root@master ~]# curl  http://**192.168.19.150:5000**/v2/**nginx**/tags/list

{"name":"nginx","tags":["vvvv"]}

## 二、部署Docker-WebUI

### 1、下载并运行容器

```shell
[root@qfedu.com ~]#docker pull uifd/ui-for-docker 
注意：使用ali加速器可以提升获取Docker官方镜像的速度
[root@qfedu.com ~]#docker run -it -d --name docker-web -p 9000:9000 -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock docker.io/uifd/ui-for-docker 
```

### 2、浏览器访问测试

```http
http://ip:9000
```

![image-20200311163102429](https://oss-wxin-picture.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Docker/%E8%BF%9B%E9%98%B6/1.png)

**其他webui：portainer shipyard**

## 三、Docker资源限制

在使用 Docker 运行容器时，一台主机上可能会运行几百个容器，这些容器虽然互相隔离，但是底层却使用着相同的 CPU、内存和磁盘资源。如果不对容器使用的资源进行限制，那么容器之间会互相影响，小的来说会导致容器资源使用不公平；大的来说，可能会导致主机和集群资源耗尽，服务完全不可用。

CPU 和内存的资源限制已经是比较成熟和易用，能够满足大部分用户的需求。磁盘限制也是不错的，虽然现在无法动态地限制容量，但是限制磁盘读写速度也能应对很多场景。

至于网络，Docker 现在并没有给出网络限制的方案，也不会在可见的未来做这件事情，因为目前网络是通过插件来实现的，和容器本身的功能相对独立，不是很容易实现，扩展性也很差。

资源限制一方面可以让我们为容器（应用）设置合理的 CPU、内存等资源，方便管理；另外一方面也能有效地预防恶意的攻击和异常，对容器来说是非常重要的功能。如果你需要在生产环境使用容器，请务必要花时间去做这件事情。

### 1、系统压力测试

 Stress是一个linux下的压力测试工具，专门为那些想要测试自己的系统，完全高负荷和监督这些设备运行的用户。 

```shell
安装
[root@qfedu.com ~]# yum install stress -y
 
测试场景举例 
测试CPU负荷 
[root@qfedu.com ~]# stress -c 4  //增加4个cpu进程，处理sqrt()函数函数，以提高系统CPU负荷
 
内存测试
[root@qfedu.com ~]# stress –i 4 –vm 10 –vm-bytes 1G –vm-hang 100 –timeout 100s
新增4个io进程，10个内存分配进程，每次分配大小1G，分配后不释放，测试100S

磁盘I/O测试
[root@qfedu.com ~]# stress –d 1 --hdd-bytes 3G  //新增1个写进程，每次写3G文件块

硬盘测试（不删除）
[root@qfedu.com ~]# stress –i 1 –d 10 --hdd-bytes 3G –hdd-noclean
新增1个IO进程，10个写进程，每次写入3G文件块，且不清除，会逐步将硬盘耗尽。
```

**Stress各主用参数说明**

-表示后接一个中划线，--表示后接2个中划线，均可用于stress后接参数，不同表达方式

> -？
>
> --help 显示帮助信息
>
> --version 显示软件版本信息
>
> -t secs:
>
> --timeout secs指定运行多少秒
>
> --backoff usecs 等待usecs微秒后才开始运行
>
> -c forks:
>
> --cpu forks 产生多个处理sqrt()函数的CPU进程
>
> -m forks
>
> --vm forks:产生多个处理malloc()内存分配函数的进程，后接进程数量
>
> -i forks
>
> --io forks:产生多个处理sync()函数的磁盘I/O进程
>
> --vm-bytes bytes：指定内存的byte数，默认值是1
>
> --vm-hang:表示malloc分配的内存多少时间后在free()释放掉
>
> -d :
>
> --hdd:写进程，写入固定大小，通过mkstemp()函数写入当前目录
>
> --hdd-bytes bytes:指定写的byte数，默认1G
>
> --hdd-noclean:不要将写入随机ascii数据的文件unlink，则写入的文件不删除，会保留在硬盘空间。 

### 2、Cpu资源限制

Cpu 资源

主机上的进程会通过时间分片机制使用 CPU，CPU 的量化单位是频率，也就是每秒钟能执行的运算次数。为容器限制 CPU 资源并不能改变 CPU 的运行频率，而是改变每个容器能使用的 CPU 时间片。理想状态下，CPU 应该一直处于运算状态（并且进程需要的计算量不会超过 CPU 的处理能力）。

#### 1、限制Cpu Share

什么是cpu share？

  docker 允许用户为每个容器设置一个数字，代表容器的 CPU share，默认情况下每个容器的 share 是 1024。这个 share 是相对的，本身并不能代表任何确定的意义。当主机上有多个容器运行时，每个容器占用的 CPU 时间比例为它的 share 在总额中的比例。docker 会根据主机上运行的容器和进程动态调整每个容器使用 CPU 的时间比例。

例：   

  如果主机上有两个一直使用 CPU 的容器（为了简化理解，不考虑主机上其他进程），其 CPU share 都是 1024，那么两个容器 CPU 使用率都是 50%；如果把其中一个容器的 share 设置为 512，那么两者 CPU 的使用率分别为 67% 和 33%；如果删除 share 为 1024 的容器，剩下来容器的 CPU 使用率将会是 100%。

  好处：

​    能保证 CPU 尽可能处于运行状态，充分利用 CPU 资源，而且保证所有容器的相对公平；

  缺点：

​    无法指定容器使用 CPU 的确定值。

设置 CPU share 的参数：

   -c --cpu-shares，它的值是一个整数。

我的机器是 4 核 CPU，因此运行一个stress容器,使用 stress 启动 4 个进程来产生计算压力：

**注意测试的cpu核数必须和机器的核数一致测试结果才有效**

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker pull progrium/stress
[root@qfedu.com ~]# yum install htop -y
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it progrium/stress --cpu 4 
stress: info: [1] dispatching hogs: 4 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 12000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 4 [7] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 9000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 3 [8] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 6000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 2 [9] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 3000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 1 [10] forked
```

在另外一个 Terminal 使用 htop 查看资源的使用情况：

![image-20200311163709474](https://oss-wxin-picture.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Docker/%E8%BF%9B%E9%98%B6/2.png)

上图中看到，CPU 四个核资源都达到了 100%。四个 stress 进程 CPU 使用率没有达到 100% 是因为系统中还有其他机器在运行。为了比较，另外启动一个 share 为 512 的容器： 

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it -c 512 progrium/stress --cpu 4 
stress: info: [1] dispatching hogs: 4 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 12000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 4 [6] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 9000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 3 [7] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 6000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 2 [8] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 3000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 1 [9] forked
```

因为默认情况下，容器的 CPU share 为 1024，所以这两个容器的 CPU 使用率应该大致为 2：1，下面是启动第二个容器之后的监控截图：

![image-20200311163727343](https://oss-wxin-picture.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Docker/%E8%BF%9B%E9%98%B6/3.png)

两个容器分别启动了四个 stress 进程，第一个容器 stress 进程 CPU 使用率都在 54% 左右，第二个容器 stress 进程 CPU 使用率在 25% 左右，比例关系大致为 2：1，符合之前的预期。 

#### 2、限制Cpu 核数

注：可以和cpu绑定一起使用

限制容器能使用的 CPU 核数

-c --cpu-shares 参数只能限制容器使用 CPU 的比例，或者说优先级，无法确定地限制容器使用 CPU 的具体核数；从 1.13 版本之后，docker 提供了 --cpus 参数可以限定容器能使用的 CPU 核数。这个功能可以让我们更精确地设置容器 CPU 使用量，是一种更容易理解也因此更常用的手段。

--cpus 后面跟着一个浮点数，代表容器最多使用的核数，可以精确到小数点二位，也就是说容器最小可以使用 0.01 核 CPU。

限制容器只能使用 1.5 核数 CPU：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it --cpus 1.5 progrium/stress --cpu 3 
stress: info: [1] dispatching hogs: 3 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 9000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 3 [7] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 6000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 2 [8] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 3000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 1 [9] forked
```

在容器里启动三个 stress 来跑 CPU 压力，如果不加限制，这个容器会导致 CPU 的使用率为 300% 左右（也就是说会占用三个核的计算能力）。实际的监控如下图：

![image-20200311163759973](https://oss-wxin-picture.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Docker/%E8%BF%9B%E9%98%B6/4.png)

可以看到，每个 stress 进程 CPU 使用率大约在 50%，总共的使用率为 150%，符合 1.5 核的设置。 

如果设置的 --cpus 值大于主机的 CPU 核数，docker 会直接报错：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it --cpus 8 progrium/stress --cpu 3 
docker: Error response from daemon: Range of CPUs is from 0.01 to 4.00, as there are only 4 CPUs available.
See 'docker run --help'.
```

如果多个容器都设置了 --cpus ，并且它们之和超过主机的 CPU 核数，并不会导致容器失败或者退出，这些容器之间会竞争使用 CPU，具体分配的 CPU 数量取决于主机运行情况和容器的 CPU share 值。也就是说 --cpus 只能保证在 CPU 资源充足的情况下容器最多能使用的 CPU 数，docker 并不能保证在任何情况下容器都能使用这么多的 CPU（因为这根本是不可能的）。   

#### 3、CPU 绑定

限制容器运行在某些 CPU 核

注：

一般并不推荐在生产中这样使用

docker 允许调度的时候限定容器运行在哪个 CPU 上。

限制容器运行在哪些核上并不是一个很好的做法，因为它需要实现知道主机上有多少 CPU 核，而且非常不灵活。除非有特别的需求，一般并不推荐在生产中这样使用。

假如主机上有 4 个核，可以通过 --cpuset 参数让容器只运行在前两个核上：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it --cpuset-cpus=0,1 progrium/stress --cpu 2 
stress: info: [1] dispatching hogs: 2 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 6000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 2 [7] forked
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 3000us
stress: dbug: [1] --> hogcpu worker 1 [8] forked
```

这样，监控中可以看到只有前面两个核 CPU 达到了 100% 使用率。

![image-20200311163900910](https://oss-wxin-picture.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Docker/%E8%BF%9B%E9%98%B6/5.png)

--cpuset-cpus 参数可以和 -c --cpu-shares 一起使用，限制容器只能运行在某些 CPU 核上，并且配置了使用率。 

### 3、Mem资源限制

Docker 默认没有对容器内存进行限制，容器可以使用主机提供的所有内存。

不限制内存带来的问题：

这是非常危险的事情，如果某个容器运行了恶意的内存消耗软件，或者代码有内存泄露，很可能会导致主机内存耗尽，因此导致服务不可用。可以为每个容器设置内存使用的上限，一旦超过这个上限，容器会被杀死，而不是耗尽主机的内存。

限制内存带来的问题：

限制内存上限虽然能保护主机，但是也可能会伤害到容器里的服务。如果为服务设置的内存上限太小，会导致服务还在正常工作的时候就被 OOM 杀死；如果设置的过大，会因为调度器算法浪费内存。 

合理做法：

1. 为应用做内存压力测试，理解正常业务需求下使用的内存情况，然后才能进入生产环境使用

2. 一定要限制容器的内存使用上限，尽量保证主机的资源充足，一旦通过监控发现资源不足，就进行扩容或者对容器进行迁移如果可以（内存资源充足的情况）

3. 尽量不要使用 swap，swap 的使用会导致内存计算复杂，对调度器非常不友好

Docker 限制容器内存使用量:

docker 启动参数中，和内存限制有关的包括（参数的值一般是内存大小，也就是一个正数，后面跟着内存单位 b、k、m、g，分别对应 bytes、KB、MB、和 GB）： 

> -m --memory：
>
> 容器能使用的最大内存大小，最小值为 4m
>
> --memory-swap：
>
> 容器能够使用的 swap 大小
>
> --memory-swap 必须在 --memory 也配置的情况下才能有用。
>
> 如果 --memory-swap 的值大于 --memory，那么容器能使用的总内存（内存 + swap）为 --memory-swap 的值，能使用的 swap 值为 --memory-swap 减去 --memory 的值
>
> 如果 --memory-swap 为 0，或者和 --memory 的值相同，那么容器能使用两倍于内存的 swap 大小，如果 --memory 对应的值是 200M，那么容器可以使用 400M swap
>
> 如果 --memory-swap 的值为 -1，那么不限制 swap 的使用，也就是说主机有多少 swap，容器都可以使用
>
> --memory-swappiness：
>
> 默认情况下，主机可以把容器使用的匿名页（anonymous page）swap 出来，你可以设置一个 0-100 之间的值，代表允许 swap 出来的比例
>
> --memory-reservation：
>
> 设置一个内存使用的 soft limit，如果 docker 发现主机内存不足，会执行 OOM 操作。这个值必须小于 --memory 设置的值
>
> --kernel-memory：
>
> 容器能够使用的 kernel memory 大小，最小值为 4m。
>
> --oom-kill-disable：
>
> 是否运行 OOM 的时候杀死容器。只有设置了 -m，才可以把这个选项设置为 false，否则容器会耗尽主机内存，而且导致主机应用被杀死

如果限制容器的内存使用为 64M，在申请 64M 资源的情况下，容器运行正常（如果主机上内存非常紧张，并不一定能保证这一点）：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it -m 64m progrium/stress --vm 1 --vm-bytes 64M --vm-hang 0
WARNING: Your kernel does not support swap limit capabilities or the cgroup is not mounted. Memory limited without swap.
stress: info: [1] dispatching hogs: 0 cpu, 0 io, 1 vm, 0 hdd
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 3000us
stress: dbug: [1] --> hogvm worker 1 [7] forked
stress: dbug: [7] allocating 67108864 bytes ...
stress: dbug: [7] touching bytes in strides of 4096 bytes ...
stress: dbug: [7] sleeping forever with allocated memory
.....
```

 而如果申请 100M 内存，会发现容器里的进程被 kill 掉了（worker 7 got signal 9，signal 9 就是 kill 信号）

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it -m 64m progrium/stress --vm 1 --vm-bytes 100M --vm-hang 0 
WARNING: Your kernel does not support swap limit capabilities or the cgroup is not mounted. Memory limited without swap.
stress: info: [1] dispatching hogs: 0 cpu, 0 io, 1 vm, 0 hdd
stress: dbug: [1] using backoff sleep of 3000us
stress: dbug: [1] --> hogvm worker 1 [7] forked
stress: dbug: [7] allocating 104857600 bytes ...
stress: dbug: [7] touching bytes in strides of 4096 bytes ...
stress: FAIL: [1] (415) <-- worker 7 got signal 9
stress: WARN: [1] (417) now reaping child worker processes
stress: FAIL: [1] (421) kill error: No such process
stress: FAIL: [1] (451) failed run completed in 0s
```

### 4、IO 资源限制【扩展】

对于磁盘来说，考量的参数是容量和读写速度，因此对容器的磁盘限制也应该从这两个维度出发。目前 docker 支持对磁盘的读写速度进行限制，但是并没有方法能限制容器能使用的磁盘容量（一旦磁盘 mount 到容器里，容器就能够使用磁盘的所有容量）。

限制磁盘的读写速率

docker 允许你直接限制磁盘的读写速率，对应的参数有：

--device-read-bps：磁盘每秒最多可以读多少比特（bytes）

--device-write-bps：磁盘每秒最多可以写多少比特（bytes）

上面两个参数的值都是磁盘以及对应的速率，限制 limit 为正整数，单位可以是 kb、mb 和 gb。

比如可以把设备的读速率限制在 1mb：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run -it --device /dev/sda:/dev/sda --device-read-bps /dev/sda:1mb ubuntu:16.04 bash 
root@6c048edef769# cat /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.throttle.read_bps_device 
8:0 1048576
root@6c048edef769# dd iflag=direct,nonblock if=/dev/sda of=/dev/null bs=5M count=10
10+0 records in
10+0 records out
52428800 bytes (52 MB) copied, 50.0154 s, 1.0 MB/s
```

从磁盘中读取 50m 花费了 50s 左右，说明磁盘速率限制起了作用。

另外两个参数可以限制磁盘读写频率（每秒能执行多少次读写操作）：

> --device-read-iops：磁盘每秒最多可以执行多少 IO 读操作
>
> --device-write-iops：磁盘每秒最多可以执行多少 IO 写操作

上面两个参数的值都是磁盘以及对应的 IO 上限。

比如，可以让磁盘每秒最多读 100 次：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run -it --device /dev/sda:/dev/sda --device-read-iops /dev/sda:100 ubuntu:16.04 bash root@2e3026e9ccd2:/[root@qfedu.com ~]# dd iflag=direct,nonblock if=/dev/sda of=/dev/null bs=1k count=1000
1000+0 records in
1000+0 records out
1024000 bytes (1.0 MB) copied, 9.9159 s, 103 kB/s
```

从测试中可以看出，容器设置了读操作的 iops 为 100，在容器内部从 block 中读取 1m 数据（每次 1k，一共要读 1000 次），共计耗时约 10s，换算起来就是 100 iops/s，符合预期结果。

## 四、端口转发

使用端口转发解决容器端口访问问题

-p 手工指定

-P 随机端口

### **1、MySQL应用端口转发**

-p

> 创建应用容器的时候，一般会做端口映射，这样是为了让外部能够访问这些容器里的应用。可以用多个-p指定多个端口映射关系。

本例使用-p把本地3307转发到容器的3306，其他参数需要查看发布容器的页面提示

```shell
宿主机ip为：192.168.245.134

运行容器：
[root@qfedu.com ~]# docker run --name mysql1 -p 3307:3306  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 daocloud.io/library/mysql

查看Ip地址：
[root@qfedu.com ~]# docker inspect  mysql1 | grep IPAddress
	"IPAddress": "172.17.0.2"

通过本地IP：192.168.245.134的3307端口访问容器mysql1内的数据库，出现如下提示恭喜你
[root@qfedu.com ~]# mysql -u root -p123 -h 192.168.245.134 -P3307
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 3
Server version: 5.7.18 MySQL Community Server (GPL)
Copyright (c) 2000, 2016, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
MySQL [(none)]> 
```

### **2、Redis应用端口转发**

-P  

> Docker 会随机映射一个 49000~49900 的端口到内部容器开放的网络端口。如下：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker images
REPOSITORY      TAG         IMAGE ID       CREATED       SIZE
docker.io/redis   latest        e4a35914679d     2 weeks ago     182.9 MB
 
[root@qfedu.com ~]# docker run --name myredis -P -d docker.io/redis
805d0e21e531885aad61d3e82395210b50621f1991ec4b7f9a0e25c815cc0272

[root@qfedu.com ~]# docker ps
CONTAINER ID  IMAGE   COMMAND     CREATED    STATUS     PORTS   NAMES
805d0e21e531 docker.io/redis "docker-entrypoint.sh" 4seconds ago Up 3 seconds     0.0.0.0:32768->6379/tcp  myredis
从上面的结果中可以看出，本地主机的32768端口被映射到了redis容器的6379端口上，也就是说访问本机的32768
端口即可访问容器内redis端口。

另外运行一个redis容器并且使用--link连接到上面的myredis，使用内置redis-cli连接myredis容器写入数据
--link  myredis：redisdb
myredis为被连接的容器
redisdb是被连接容器的别名
使用--link好处是可以不用通过容器的ip地址连接容器，可以直接使用被连接容器的名称或者别名
[root@qfedu.com ~]# docker run --rm -it --name myredis2 --link myredis:redisdb docker.io/redis /bin/bash
root@5e67cc8c7e9f:/data# redis-cli -h redisdb -p 6379
redisdb:6379> set wing 123
OK
redisdb:6379> get wing
"123"


在别的机器上通过上面映射的端口32768连接这个容器的redis
[root@qfedu.com ~]# redis-cli -h 192.168.245.134 -p 32768
192.168.1.23:32768> get wing
"123"
```

## 五、容器卷

### 1、容器卷操作

容器卷是容器和宿主机之间的文件共享方式之一

```shell
新卷只能在容器创建过程当中挂载
[root@qfedu.com ~]# docker run -it --name="voltest" -v /tmp:/test  daocloud.io/library/centos:5 /bin/bash

共享其他容器的卷：
[root@qfedu.com ~]# docker run -it --volumes-from bc4181   daocloud.io/library/centos:5  /bin/bash

实际应用中可以利用多个-v选项把宿主机上的多个目录同时共享给新建容器：

比如：	
[root@qfedu.com ~]# docker run -it -v /abc:/abc -v /def:/def 1ae9
[root@qfedu.com ~]# docker run  -v /vol/index.html:/usr/share/nginx/html/index.html -it nginx /bin/bash
```

 

注意：

如果是文件共享，数据不能同步更新

### 2、Volume【扩展阅读】

容器技术使用了 rootfs 机制和 Mount Namespace，构建出了一个同宿主机完全隔离开的文件系统环境。这时候，就需要考虑这样两个问题：

容器里进程新建的文件，怎么才能让宿主机获取到？

宿主机上的文件和目录，怎么才能让容器里的进程访问到？

 这正是 Docker Volume 要解决的问题：Volume 机制，允许你将宿主机上指定的目录或者文件，挂载到容器里面进行读取和修改操作。

 在 Docker 项目里，它支持两种 Volume 声明方式，可以把宿主机目录挂载进容器的 /test 目录当中：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run -v /test ...
[root@qfedu.com ~]# docker run -v /home:/test ...
```

这两种声明方式的本质是相同的：都是把一个宿主机的目录挂载进了容器的 /test 目录。

第一种情况没有显示声明宿主机目录，Docker 就会默认在宿主机上创建一个临时目录 /var/lib/docker/volumes/[VOLUME_ID]/_data，然后把它挂载到容器的 /test 目录上。

第二种情况，Docker 就直接把宿主机的 /home 目录挂载到容器的 /test 目录上。

那么，Docker 又是如何做到把一个宿主机上的目录或者文件，挂载到容器里面去呢？难道又是 Mount Namespace 的黑科技吗？

实际上，并不需要这么麻烦。

已经介绍过，当容器进程被创建之后，尽管开启了 Mount Namespace，但是在它执行 chroot（或者 pivot_root）之前，容器进程一直可以看到宿主机上的整个文件系统。

而宿主机上的文件系统，也自然包括了要使用的容器镜像。这个镜像的各个层，保存在 /var/lib/docker/aufs/diff 目录下，在容器进程启动后，它们会被联合挂载在 /var/lib/docker/aufs/mnt/ 目录中，这样容器所需的 rootfs 就准备好了。

所以，只需要在 rootfs 准备好之后，在执行 chroot 之前，把 Volume 指定的宿主机目录（比如 /home 目录），挂载到指定的容器目录（比如 /test 目录）在宿主机上对应的目录（即 /var/lib/docker/aufs/mnt/[可读写层 ID]/test）上，这个 Volume 的挂载工作就完成了。

由于执行这个挂载操作时，"容器进程"已经创建了，也就意味着此时 Mount Namespace 已经开启了。所以，这个挂载事件只在这个容器里可见。你在宿主机上，是看不见容器内部的这个挂载点的。这就保证了容器的隔离性不会被 Volume 打破。 

注意：这里提到的 " 容器进程 "，是 Docker 创建的一个容器初始化进程 (dockerinit)，而不是应用进程 (ENTRYPOINT + CMD)。dockerinit 会负责完成根目录的准备、挂载设备和目录、配置 hostname 等一系列需要在容器内进行的初始化操作。最后，它通过 execv() 系统调用，让应用进程取代自己，成为容器里的 PID=1 的进程。

而这里要使用到的挂载技术，就是 Linux 的绑定挂载（bind mount）机制。它的主要作用就是，允许你将一个目录或者文件，而不是整个设备，挂载到一个指定的目录上。并且，这时你在该挂载点上进行的任何操作，只是发生在被挂载的目录或者文件上，而原挂载点的内容则会被隐藏起来且不受影响。

其实，如果你了解 Linux 内核的话，就会明白，绑定挂载实际上是一个 inode 替换的过程。在 Linux 操作系统中，inode 可以理解为存放文件内容的"对象"，而 dentry，也叫目录项，就是访问这个 inode 所使用的"指针"

mount --bind /home /test，会将 /home 挂载到 /test 上。其实相当于将 /test 的 dentry，重定向到了 /home 的 inode。这样当修改 /test 目录时，实际修改的是 /home 目录的 inode。这也就是为何，一旦执行 umount 命令，/test 目录原先的内容就会恢复：因为修改真正发生在的，是 /home 目录里。

进程在容器里对这个 /test 目录进行的所有操作，都实际发生在宿主机的对应目录（比如，/home，或者 /var/lib/docker/volumes/[VOLUME_ID]/_data）里，而不会影响容器镜像的内容。

这个 /test 目录里的内容，既然挂载在容器 rootfs 的可读写层，它会不会被 docker commit 提交掉呢？

也不会。

原因前面提到过。容器的镜像操作，比如 docker commit，都是发生在宿主机空间的。而由于 Mount Namespace 的隔离作用，宿主机并不知道这个绑定挂载的存在。所以，在宿主机看来，容器中可读写层的 /test 目录（/var/lib/docker/aufs/mnt/[可读写层 ID]/test），始终是空的。

不过，由于 Docker 一开始还是要创建 /test 这个目录作为挂载点，所以执行了 docker commit 之后，新产生的镜像里，会多出来一个空的 /test 目录。毕竟，新建目录操作，又不是挂载操作，Mount Namespace 对它可起不到"障眼法"的作用。 

```shell
1.启动一个 helloworld 容器，给它声明一个 Volume，挂载在容器里的 /test 目录上：
[root@qfedu.com ~]# docker run -d -v /test helloworld
cf53b766fa6f

2.容器启动之后，查看一下这个 Volume 的 ID：
[root@qfedu.com ~]# docker volume ls
DRIVER        VOLUME NAME
local        cb1c2f7221fa9b0971cc35f68aa1034824755ac44a034c0c0a1dd318838d3a6d

3.使用这个 ID，可以找到它在 Docker 工作目录下的 volumes 路径：
[root@qfedu.com ~]# ls /var/lib/docker/volumes/cb1c2f7221fa/_data/
这个 _data 文件夹，就是这个容器的 Volume 在宿主机上对应的临时目录了。

4.在容器的 Volume 里，添加一个文件 text.txt：
[root@qfedu.com ~]# docker exec -it cf53b766fa6f /bin/sh
cd test/
touch text.txt

5.再回到宿主机，就会发现 text.txt 已经出现在了宿主机上对应的临时目录里：
[root@qfedu.com ~]# ls /var/lib/docker/volumes/cb1c2f7221fa/_data/
text.txt
可是，如果你在宿主机上查看该容器的可读写层，虽然可以看到这个 /test 目录，但其内容是空的：
[root@qfedu.com ~]# ls /var/lib/docker/aufs/mnt/6780d0778b8a/test
```

可以确认，容器 Volume 里的信息，并不会被 docker commit 提交掉；但这个挂载点目录 /test 本身，则会出现在新的镜像当中。以上内容，就是 Docker Volume 的核心原理了。

Docker 容器"全景图"：

![image-20200311164951880](https://oss-wxin-picture.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Docker/%E8%BF%9B%E9%98%B6/6.png)

一个"容器"，实际上是一个由 Linux Namespace、Linux Cgroups 和 rootfs 三种技术构建出来的进程的隔离环境。

## 六、优化Centos7镜像

注意：现在centos9不能优化这个镜像，没有对应的cgroup目录

镜像下载：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker pull daocloud.io/library/centos:latest
```

包管理:

默认情况下，为了减小镜像的尺寸，在构建 CentOS 镜像时用了yum的nodocs选项。 如果您安装一个包后发现文件缺失，请在/etc/yum.conf中注释掉tsflogs=nodocs并重新安装您的包。 

systemd 整合:

因为 systemd 要求 CAPSYSADMIN 权限，从而得到了读取到宿主机 cgroup 的能力，CentOS7 中已经用 fakesystemd 代替了 systemd 来解决依赖问题。 如果仍然希望使用 systemd，可用参考下面的 Dockerfile： 

```shell
[root@qfedu.com ~]# vim Dockerfile
FROM daocloud.io/library/centos:7
MAINTAINER "wing"  wing@qq.com
ENV container docker
RUN yum -y swap -- remove fakesystemd -- install  systemd systemd-libs
RUN yum -y update; yum clean all; \
(cd /lib/systemd/system/sysinit.target.wants/; for i in *; do [ $i == systemd-tmpfiles-setup.service ] || rm -f $i; done); \
rm -f /lib/systemd/system/multi-user.target.wants/*;\
rm -f /etc/systemd/system/*.wants/*;\
rm -f /lib/systemd/system/local-fs.target.wants/*; \
rm -f /lib/systemd/system/sockets.target.wants/*udev*; \
rm -f /lib/systemd/system/sockets.target.wants/*initctl*; \
rm -f /lib/systemd/system/basic.target.wants/*;\
rm -f /lib/systemd/system/anaconda.target.wants/*;
VOLUME [ "/sys/fs/cgroup" ]
CMD ["/usr/sbin/init"]
```

这个Dockerfile删除fakesystemd 并安装了 systemd。然后再构建基础镜像:

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker build --rm -t local/c7-systemd .
```

一个包含 systemd 的应用容器示例

为了使用像上面那样包含 systemd 的容器，需要创建一个类似下面的Dockerfile：

```dockerfile
[root@qfedu.com ~]# vim Dockerfile
FROM local/c7-systemd
RUN yum -y install httpd; yum clean all; systemctl enable httpd.service
EXPOSE 80
CMD ["/usr/sbin/init"]
```

构建镜像:

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker build --rm -t local/c7-systemd-httpd .
```

运行包含 systemd 的应用容器:

为了运行一个包含 systemd 的容器，需要使用--privileged选项， 并且挂载主机的 cgroups 文件夹。 下面是运行包含 systemd 的 httpd 容器的示例命令：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run --privileged -ti -v /sys/fs/cgroup:/sys/fs/cgroup:ro -p 80:80 local/c7-systemd-httpd
```

注意：上条命令不能添加/bin/bash，添加了会导致服务不可用，而且有些服务可能会发现之前提到的权限不够的问题，但是如果不加会运行在前台(没有用-d)，可以用ctrl+p+q放到后台去

测试可用：

```shell
[root@qfedu.com ~]# elinks --dump http://docker    //下面为apache默认页面
                      Testing 123..
  This page is used to test the proper operation of the [1]Apache HTTP
  server after it has been installed. If you can read this page it means
  that this site is working properly. This server is powered by [2]CentOS.
```

再来个安装openssh-server的例子：

```shell
[root@qfedu.com ~]# vim Dockerfile
FROM local/c7-systemd
RUN yum -y install openssh-server; yum clean all; systemctl enable sshd.service
RUN echo 1 | passwd --stdin root
EXPOSE 22
CMD ["/usr/sbin/init"]

[root@qfedu.com ~]# docker build --rm -t local/c7-systemd-sshd .  
[root@qfedu.com ~]# docker run --privileged -ti -v /sys/fs/cgroup:/sys/fs/cgroup:ro -p 2222:22 local/c7-systemd-sshd  
[root@qfedu.com ~]# ssh docker -p 2222  //docker为我宿主机的主机名称
```

## 七、Docker网络

### 容器网络

注：面试用，用了编排之后就没有用了 

Docker安装后，默认会创建三种网络类型，bridge、host和none 

查看当前网络：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker network list
NETWORK  ID      NAME        DRIVER        SCOPE
90b22f633d2f     bridge      bridge        local
e0b365da7fd2     host        host          local
da7b7a090837     none        null          local
```

1、bridge:网络桥接

默认情况下启动、创建容器都是用该模式，所以每次docker容器重启时会按照顺序获取对应ip地址，这就导致容器每次重启，ip都发生变化

2、none：无指定网络

启动容器时，可以通过--network=none,docker容器不会分配局域网ip

3、host：主机网络

docker容器的网络会附属在主机上，两者是互通的。

使用host网络创建容器：

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run -it --name testnginx1 --net host 27a18801 /bin/bash
```

4、固定ip（个人认为是bridge）:

 **创建固定Ip的容器**

 	4.1、创建自定义网络类型，并且指定网段  	

```shell
[root@qfedu.com ~]#docker network create --subnet=192.168.0.0/16 staticnet
```

​    通过docker network ls可以查看到网络类型中多了一个staticnet

 	 4.2、使用新的网络类型创建并启动容器

```shell
[root@qfedu.com ~]#docker run -it --name userserver --net staticnet --ip 192.168.0.2 centos:6 /bin/bash
```

 通过docker inspect可以查看容器ip为192.168.0.2，关闭容器并重启，发现容器ip并未发生改变

不能使用默认桥接网络，不然会报错

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker run -it --rm --name "test" -v /test/b.txt:/tmp/b.txt -v /tmp:/abc --net bridge --ip 172.17.0.9 1f8fe54 /bin/sh
docker: Error response from daemon: user specified IP address is supported on user defined networks only.
```

### 扩展：异主容器互联

路由方式

小规模docker环境大部分运行在单台主机上，如果公司大规模采用docker，那么多个宿主机上的docker如何互联

![image-20200311220604137](https://oss-wxin-picture.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Docker/%E8%BF%9B%E9%98%B6/7.png)

Docker默认的内部ip为172.17.42.0网段，所以必须要修改其中一台的默认网段以免ip冲突。

```shell
[root@qfedu.com ~]# vim /etc/sysconfig/docker-network
DOCKER_NETWORK_OPTIONS= --bip=172.18.42.1/16
[root@qfedu.com ~]# reboot 
```

```shell
docker 130上：
[root@qfedu.com ~]# route add -net 172.18.0.0/16 gw 192.168.18.128 
docker 128上：
[root@qfedu.com ~]# route add -net 172.17.0.0/16 gw 192.168.18.130
```

现在两台宿主机里的容器就可以通信了。

## 八、Docker数据存储位置

**查看默认存储位置**

```shell
[root@qfedu.com ~]# docker info | grep Root
Docker Root Dir:  /var/lib/docker
```

**修改默认存储位置**

在dockerd的启动命令后面追加--data-root参数指定新的位置

```shell
[root@qfedu.com ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock --data-root=/data
[root@qfedu.com ~]# systemctl daemon-reload
[root@qfedu.com ~]# systemctl restart docker
查看是否生效：
[root@qfedu.com ~]# docker info | grep Root
Docker Root Dir: /data
```