Docker

Docker 101

Docker 入門
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**Docker** 是一個開源專案，支援多平台，從筆電到公、私有雲上能進行快速部署輕量、獨立的作業環境。**Docker** 使用 Linux 核心中的功能，像 Namespace 及 Control Groups (cgroups) 等，來達到建置獨立的環境及控制 CPU 、Memory 、網路等資源。

![Docker logo](https://lh5.googleusercontent.com/-i5itJJ2tfaY/VGmdrNgDHQI/AAAAAAAADj0/QTalLMbSc08/s500/small_v.png "small_v.png")

> **專案網址：** http://www.docker.com/

### Docker 與虛擬化的不同
**Docker** 提供應用程式在獨立的 container 中執行，這些 container 並不需要額外依附在 [hypervisor](http://en.wikipedia.org/wiki/Hypervisor) 或 guest OS 上。

##### 虛擬化
![Virtualization diagram](https://lh6.googleusercontent.com/-xDnBtlJadUs/VGmvyMUIPxI/AAAAAAAADkM/fkH0nQ1QViY/s400/Virtualization_architecture.png "Virtualization_architecture.png")

##### Docker Container
![Docker container daigram](https://lh4.googleusercontent.com/-Q80Fsg-GuBI/VGmwTMcC8VI/AAAAAAAADk0/Bzi1_807I88/s400/Container_architecture.png "Container_architecture.png")


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安裝
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### Ubuntu

`$ sudo apt-get update`
`$ sudo apt-get install docker.io`


### Mac OS X, Windows
需要安裝 **Boot2Docker** ，因為 **Docker Engine** 有用到 Linux 的特定功能，所以 **Boot2Docker** 會用 Virtualbox 建立 Linux VM ，在 Linux VM 上開啟 **Docker** daemon 由在 Mac OS X 或 Windows 的 **Docker** client 去操作Linux VM 上 **Docker** daemon *(後面會在詳述)*。

> **Boot2Docker 安裝參考：**
> 
> Mac OS X : https://docs.docker.com/installation/mac/
> Windows : https://docs.docker.com/installation/windows/

備註：在 Mac OS X 執行 `docker` 指令不用加上 `sudo`

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操作 Docker
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對 **Docker** 進行操作，使用 **Docker** client 藉由 UNIX sockets 或網路 (RESTful API) 對主機上的 **Docker** daemon 進行控制，當然**Docker** client 與 **Docker** daemon 可以是同一台或不同主機上 。

![Docker client & Docker daemon](https://lh3.googleusercontent.com/-_OgiPDpXl8s/VGnJLnkbBjI/AAAAAAAADlM/XeID2bu6mUQ/s500/docker-server-client.png "docker-server-client.png")

> **參考 Docker Remote API :**
> 
> Docker Remote API - Docker Documentation
> https://docs.docker.com/reference/api/docker_remote_api/

### Docker 重要元件
介紹如何從 **Docker** client 下指令前，先介紹 **Docker ** 中的三個主要部分：

 - **Docker** Images
 從 Images 開啟 **Docker** container ，images 是唯讀的，也就是直接 結束 container  後，在 **Docker** container 變更的資料並不會儲存在 image 內，但是 **Docker** 能對變更後的 container 建立或更新 image。
 - **Docker** Containers
**Docker** containers 提供獨立、安全的環境給應用程式執行，而 **Docker** container 是從 **Docker** image 建立。
 - **Docker** Registries
將 **Docker** images 上傳、下載到公開或私有的 **Docker** registries 上，與其他人分享，公開的 **Docker** registries 像 **Docker Hub** 提供了許多不同的 images ，如：Ubuntu 或 Ubuntu 環境下安裝 Ruby on Rails 的 images ，只要下載來，就能直接開啟成 **Docker** container。

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### 註冊及登入 Docker Hub 帳號
在前面有提到 **Docker Hub** 上提供了許多 images 可以使用，要先註冊在 **Docker Hub** 上的帳號，註冊網址：https://hub.docker.com/account/signup/

接著可以利用指令來登入 **Docker Hub** ，並且用指令來下載、上傳 Docker images：
`$ sudo docker login`

> Username: [ENTER YOUR USERNAME]
> Password:  
> Email:  [ENTER YOUR EMAIL] 
> Login Succeeded

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### 操作 Docker Container

#### 建立一個新的 container
先來暖身一下，啟動一個 CentOS 6 container，希望能執行指令來顯示今天的日期與時間。
使用 `sudo docker run` 開啟一個新的 container：
`$ sudo docker run centos:centos6 /bin/date`

> Unable to find image 'centos:centos6' locally 
> centos:centos6: The image you are pulling has been verified
> 511136ea3c5a: Pull complete 
> 5b12ef8fd570: Pull complete  
> Status: Downloaded newer image for centos:centos6 
> Mon Dec  1 03:25:41 GMT 2014

 - `docker run` 啟動一個新的 container
 - `centos:centos6` CentOS 6.X (目前 CentOS 6 最新版為 6.6)，第一個 `centos` 是 repo 名稱， `centos6` 是 repo 內 tags ，到 [Docker Hub 網站](https://hub.docker.com/)搜尋 *centos* 後，在 *centos* repo 頁面上就會呈現有哪些 tags 。
![enter image description here](https://lh5.googleusercontent.com/-AGkSeGCOJnA/VHv3EeewoxI/AAAAAAAADoA/vOzwnyFhsrc/s500/centos_Repository___Docker_Hub_Registry_-_Repositories_of_Docker_Images.png "centos_Repository___Docker_Hub_Registry_-_Repositories_of_Docker_Images.png")
 - `/bin/date` 開啟 container 後執行的指令

輸出結果的第 1 行到第 5 行是，因為 docker 主機上原來並沒有 centos6 的 image 檔案，所以會先從 Docker Hub 下載，輸出結果的最後一行就是執行的 `date` 指令。另外可以發現，如果扣除下載 image 時間，開啟一個 container 只要非常短的時間。

`docker run` 還有其他參數可以進入 container 的終端機指令互動模式下：
`$ sudo docker run -t -i centos:centos6 bash
[root@ea27583b1dba /]# whoami
root`

 - -t 開啟 tty 進入 container
 - -i 透過 STDIN 與 container 進行互動

如果要離開 container 輸入 `exit` 或按 `control/Ctrl` + `D`，目前使用的這個 container 就會結束，而下次在開啟的 container 又是一個全新的。

不想結束 container 的話，可以先按 `control/Ctrl` + `P`，再按 `control/Ctrl` + `Q` ，就可以跳離開這個 container 的 tty。

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#### 管理 Container
如果只是離開了 container 終端機， container 並沒有關閉或停止執行，所以接下來要介紹如何來管理 container。

##### Container ID

每一個 container 都有一個唯一的 *CONTAINER ID*，在上面的部分，執行 `sudo docker run -t -i centos:centos6 bash` 開啟新的 container 後，會進入 container 的終端機內：
`[root@ea27583b1dba /]# whoami
root` 
`ea27583b1dba` 就是 *CONTAINER ID*，都是利用此 id 來分別不同的 container。

##### 列出 Container 

Docker client 提供了 `docker ps` 可以查看目前開啟了哪些 container 且正在執行中：
`$ sudo docker ps`
`CONTAINER ID  IMAGE           COMMAND      CREATED        STATUS        PORTS NAMES`
`053efe3aaf7b  centos:centos6  "/bin/bash"  3 seconds ago  Up 2 seconds        tender_mclean`

##### 在 Container 中執行指令

離開了 container 的終端機後，並沒有將 container 關掉，可以用 `docker exec` 在 container 中執行指令，例如下面範例就是再回到`053efe3aaf7b` container 的終端機：
`$ sudo docker exec -t -i CONTAINER_ID bash
[root@053efe3aaf7b /]#`

##### 停止 Container

想要讓在執行中的 container 停止，用 `docker stop` 停止執行中的 container ：
`$ sudo docker stop CONTAINER_ID`
`$ sudo docker ps -a`
`CONTAINER ID  IMAGE           COMMAND      CREATED        STATUS        PORTS NAMES`
`053efe3aaf7b  centos:centos6  "/bin/bash"  3 seconds ago  Exited (-1) About a minute ago        tender_mclean`

備註： `docker ps` `-a` 參數，可以看到所有沒被刪除的 container。

##### 開啟停止的 Container
開啟停止的 container `docker start`：
`$ sudo docker start CONTAINER_ID`

開啟後會執行一開始建立這個 container 的指令及參數，所以如果建立的時候，並沒有開啟終端機與互動模式，執行完指令後，container 又結束了。

##### 刪除 Container
透過 `docker ps -a` 可以列出所有建立過且沒被刪除的 container：
`$ sudo docker ps -a`
`CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS                           PORTS               NAMES
395e303d085b        centos:centos6      "/bin/bash"         About an hour ago   Exited (-1) 32 minutes ago                           tender_hypatia           
e516847c6563        centos:centos6      "/bin/bash"         About an hour ago   Exited (127) About an hour ago                       hopeful_mcclintock       
f4181083713c        centos:centos6      "/bin/bash"         About an hour ago   Exited (130) About an hour ago                       desperate_fermat`

`docker rm` 刪除不需要的 container ：
`$ sudo docker rm CONTAINER_ID`

##### Container 內建立額外的掛載點

在 container 建立時，可以再建自訂的掛載點：
`$ docker run -t -i -v /myData centos:centos6 bash`
`[root@20d24e944789 /]# df -h
Filesystem       Size  Used Avail Use% Mounted on
rootfs              19G  459M   17G   3% /
...
/dev/sda1        19G  459M   17G   3% /myData
...`

 - -v 在 container 內的掛載點

##### 共享主機與 Container 資料

Docker 也提供了可以與主機目錄共享的資料的功能，這在開發的時候蠻好用的，只要把專案目錄掛載到 container 內，就能直接在 container 測試、執行。
我們將主機上的 */home/aming/Docker/tutorial/* 目錄掛到 container 內的 */app* 目錄：
`$ sudo docker run -t -i -v /home/aming/Docker/tutorial/:/app tutum/apache-php bash`

 - -v *[HOST_DIR]:[CONTAINER_DIR]* 將 host OS 上的目錄掛載到 container 內的掛載點 

![共享主機與 Container 資料](https://lh3.googleusercontent.com/RalT6jamd2_Ea9Vj0ATgLR_ECxwkfkVOSeAK4Gw6NTQ=s400 "host_os_container_volume.png")

##### 移除不需要的 Container

`$ sudo docker rm c28d95ed172f`
`c28d95ed172f`

 - *c28d95ed172f* 為 container ID

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### 管理 Docker Image

前面有提到，使用 `docker run` 建立新的 container 時，如果 Docker 發現沒有符合的 image 預設會去 Docker Hub 下載，那我們該如何知道目前有哪些可用的 images ？
`docker images` 可以列出主機內已經存在的 image：
`sudo docker images`
`$ docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE`
`centos              centos6             70441cac1ed5        3 weeks ago         215.8 M`
 
 可以看到前面所提到的 image 的「repo 名稱」、「tag 名稱」等資訊。

#### 搜尋 Images

搜尋 *php* 關鍵字： 
`$ sudo docker search php`
 `NAME                                              DESCRIPTION                                     STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
php                                               While designed for web development, the PH...   56        [OK]       
tutum/apache-php                                  Apache+PHP base image - listens in port 80...   40                   [OK]`

#### 下載 Image

我們下載搜尋到的 *tutum/apache-php* ：
`$ sudo docker pull tutum/apache-php`
`Pulling repository tutum/apache-php
...`

再看一下是不是有這一個 image 了：
`$ sudo docker images`
`REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE`
`tutum/apache-php    latest              7e6d00854917        9 days ago          255.3 MB`

#### 製作新的 Image

把剛才下載下來的 tutum/apache-php 已經有 Apache 及 PHP 環境，再利用，安裝 PHPUnit，製作成新的 image：
開啟一個新的 Container：
`$ sudo docker run -t -i tutum/apache-php bash`

Container 內 PHPUnit 安裝（示範用）：
`root@aeeb1980c96e:/app# apt-get install wget`
`root@aeeb1980c96e:/app# cd /usr/local/bin ; 
\ wget https://phar.phpunit.de/phpunit.phar` 
`root@aeeb1980c96e:/app# chmod +x phpunit.phar`
`root@aeeb1980c96e:/app# exit`

使用 `docker commit` 製作新的 image：
`$ sudo docker commit -m="Add PHPUnit and xdebug" \
-a="Huang Yi-Ming" \
 aeeb1980c96e ymhuang0808/phpunit-testing:php5.5.9`
`$ sudo docker images`
`REPOSITORY                    TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
ymhuang0808/phpunit-testing   php5.5.9            be964598c221        13 hours ago        290.6 MB`

我們建立一個新的 container，container ID 為 *aeeb1980c96e* ，在 container 內建立好需要的環境後，把修改的 container 建立成一個新 image 檔案。

 - `-m` 製作這個 image 的訊息
 - `-a` 這一個 image 的作者
 - *aeeb1980c96e* 則為上面有提到的 container ID
 - *ymhuang0808/phpunit-testing*  repo 名稱，通常斜線（ / ）前面為在 Docker Hub 的帳號名稱，後面則是 repo 名稱
 - *php5.5.9*  tag 名稱，因為 repo 內可能會有不版本的 image ，就可以利用 tag 來區分

#### 上傳至 Docker Hub

我們做了一個新的 image 後，可以上傳到 Docker Hub 或私有的 regitry 將 image 分享出去。

首先，我們需要到 Docker Hub 網站建立一個自己的 repo：

1. 點選「Add Repository」，選擇「Respository」
![點選新增 repo](https://lh6.googleusercontent.com/-ZwDDhba6Yow/VH1XklbuSVI/AAAAAAAADpI/KxlUztac6Jc/s400/View_Public_Profile___Docker_Hub_Registry_-_Repositories_of_Docker_Images.png "View_Public_Profile___Docker_Hub_Registry_-_Repositories_of_Docker_Images.png")

2. 填寫 Repo 名稱（注意要小寫）與描述，接著點選「Add Repository」
![填寫 repo 資訊](https://lh3.googleusercontent.com/-mZIoi2L7M50/VH1XacQoeqI/AAAAAAAADo0/lNbuNG2iOLg/s400/Add_Repository___Docker_Hub_Registry_-_Repositories_of_Docker_Images.png "Add_Repository___Docker_Hub_Registry_-_Repositories_of_Docker_Images.png")

3. 成功在 Docker Hub 上建立 repo
![Repo 頁面](https://lh6.googleusercontent.com/8ts3gyZr--9QWYx1iCn8KawUumRAlikpq91vAAA10Qo=s400 "ymhuang0808_phpunit-testing_Repository___Docker_Hub_Registry_-_Repositories_of_Docker_Images.png")

在 Docker Hub 建立好 repo 後，就可以將 image 使用 `docker push` 上傳至 Docker Hub：
`$ sudo docker push ymhuang0808/phpunit-testing`
`The push refers to a repository [ymhuang0808/phpunit-testing] (len: 1)
Sending image list
Pushing repository ymhuang0808/phpunit-testing (1 tags)
511136ea3c5a: Image already pushed, skipping 
...
Pushing tag for rev [be964598c221] on {https://cdn-registry-1.docker.io/v1/repositories/ymhuang0808/phpunit-testing/tags/php5.5.9}`

#### 移除 Image

`$ sudo docker rmi ymhuang0808/phpunit-testing:php5.5.9`

如果無法刪除可能是有 container 使用了這個 image ，所以要先用 `docker rm` 移除使用的 container，才能順利移除 image。

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### 撰寫 Dockerfile

在上面了解到能自己製作 image ，並且透過 Docker 分享出去，除了可以利用做好的 image 方便建立一個新的 container 外，也可以用 Dockerfile 寫好建立 image 的腳本檔案，再用 `docker build` 就能幫我們建立一個 image，然後一樣可以上傳到 Docker Hub 分享出去！

下面要示範如何使用 Dockerfile 來自動建立 image。跟上面一樣，我們利用 *tutum/apache-php* 來建 PHPUnit 的環境。

#### 建立目錄與 Dockerfile

`$ mkdir ~/dockerfile-demo && cd ~/dockerfile-demo`
`$ touch Dockerfile`

#### 編輯 Dockerfile

`$ vi Dockerfile`

加入以下內容：
`FROM tutum/apache-php:latest
MAINTAINER Huang AMing <[email protected]>
RUN sed -i 's/archive.ubuntu.com/free.nchc.org.tw/g' \
 /etc/apt/sources.list
RUN apt-get update \
 && apt-get install -y php5-xdebug
ADD https://phar.phpunit.de/phpunit.phar /usr/local/bin/
RUN cd /usr/local/bin \ 
&& chmod +x phpunit.phar \ 
&& mv phpunit.phar phpunit`

 - `FROM ` 以什麼 image 為基底
 - `MAINTAINER` 維護 image 的人
 - `RUN` 在 image 內執行的指令
 - `ADD` 將本機的檔案或遠端的檔案加入到 image 內的目錄，如果是壓縮檔會自動解壓縮。想將本機檔案或目錄複製到 image 可以使用 `COPY`

#### 透過 Dockerfile 建立 Image

Dockerfile 就像一個腳本檔案，用 `docker build` 會根據 Dockerfile 內容來建立新的 image：
`$ sudo docker build -t="ymhuang0808/phpunit-testing:php5.5.9" .`
`Sending build context to Docker daemon  2.56 kB
Sending build context to Docker daemon 
Step 0 : FROM tutum/apache-php:latest
 ---> 7e6d00854917
Step 1 : MAINTAINER Huang AMing <[email protected]>
 ---> Running in 22412a8891e1
...
Successfully built 5f466619af2d`

 - -t repo 名稱加上 tag ，以冒號（ : ）區隔
 - . 依據當下目錄下的`Dockerfile`


參考資料
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