【K8s笔记】docker

container structure

1. 分层不是固定死的，但有典型结构

Docker 镜像的层其实是由 Dockerfile 的每一条指令生成的，所以每个镜像的层数和内容都不完全一样，但通常会有一些“典型层”：

常见镜像分层结构举例

假设你的 Dockerfile 是这样写的：

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FROM ubuntu:20.04          # 基础层
RUN apt-get update         # 安装更新
RUN apt-get install -y python3  # 安装软件
COPY . /app                # 复制代码
RUN pip install -r /app/requirements.txt  # 安装依赖
CMD ["python3", "/app/app.py"]  # 启动命令

那么分层大致如下：

  1. 基础镜像层

    • 例如：FROM ubuntu:20.04
    • 这层包含了 Ubuntu 的所有系统文件。

  2. 依赖安装层

    • 例如：RUN apt-get update、RUN apt-get install -y python3
    • 这层包含了你通过包管理器安装的所有依赖。

  3. 应用代码层

    • 例如：COPY . /app
    • 这层包含了你自己的应用代码和文件。

  4. 应用依赖层

    • 例如：RUN pip install -r /app/requirements.txt
    • 这层包含了 Python 的依赖库。

  5. 启动命令层

    • 例如：CMD ["python3", "/app/app.py"]
    • 这层其实只是设置容器启动时的默认命令，不会生成新的文件系统层。

2. 总结一下常见的几类层

  • 基础操作系统层（例如 Ubuntu、Alpine、CentOS 等）
  • 软件依赖层（通过 apt/yum/pip/npm 等安装的依赖）
  • 应用代码层（COPY/ADD 你的程序代码、配置文件等）
  • 运行环境层（比如虚拟环境、语言运行时等）
  • 配置/元数据层（ENV、LABEL、EXPOSE、CMD、ENTRYPOINT 等，这些有的会生成层，有的不会）

3. 查看镜像实际分层

你可以用命令查看镜像的实际分层：

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docker history <镜像名>

输出类似于：

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IMAGE         CREATED         CREATED BY                                      SIZE
<id>          2 minutes ago   /bin/sh -c pip install -r /app/requirements.txt  50MB
<id>          3 minutes ago   /bin/sh -c COPY . /app                          2MB
<id>          5 minutes ago   /bin/sh -c apt-get install -y python3           100MB
<id>          7 minutes ago   /bin/sh -c apt-get update                       30MB
<id>          10 days ago     FROM ubuntu:20.04                               70MB

orchestrator

Orchestrator（编排器）这个词在 IT、云原生和容器领域非常常见。它的本意是“指挥者”，在技术语境下，通常指自动化管理和协调大量服务、容器或任务的系统或工具。

1. 通俗解释

orchestrator 就像一个“总指挥”，自动安排、部署、管理各种应用或服务，确保它们高效协作、稳定运行。

2. 具体含义

在容器和微服务领域，orchestrator 主要指用来自动部署、管理、扩展和网络连接容器的系统。它能做的事情包括：

  • 自动部署：自动在多台服务器上分配和启动容器。
  • 负载均衡：根据负载情况自动分配资源。
  • 自愈能力：服务或容器挂了会自动重启或替换。
  • 滚动升级/回滚：无缝升级或回退应用。
  • 服务发现和网络管理：让服务之间能互相通信。
  • 资源管理：自动分配 CPU、内存等资源。

3. 常见的 Orchestrator 工具

  • Kubernetes（最流行的容器编排器）
  • Docker Swarm
  • Apache Mesos
  • Nomad（HashiCorp 出品）
  • （数据库领域）Orchestrator 也有专门管理 MySQL 主从拓扑的工具，叫 Orchestrator。

4. 应用场景举例

假设你有 100 个微服务，每个服务要运行多个副本在几十台服务器上，还要能自动扩容、自动恢复——

  • 你不可能手动一个个启动、监控、调度、分配资源。
  • 这时候就需要一个 orchestrator 来帮你自动完成这些复杂的调度和管理工作。

Dockerfile

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FROM alpine
RUN apk add --update nodejs nodejs-npm
COPY . /src
WORKDIR /src
RUN npm install
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["node", "./app.js"]

下面是逐行解释：
这个 Dockerfile 的作用是用来构建一个 Node.js 应用的 Docker 镜像，具体解释如下：

  1. FROM alpine

    • 以 alpine 作为基础镜像。Alpine 是一个体积很小的 Linux 发行版，非常适合用来构建轻量级的 Docker 镜像。

  2. RUN apk add --update nodejs nodejs-npm

    • 使用 Alpine 的包管理工具 apk 安装 nodejs 和 npm（Node.js 的包管理工具）。
    • --update 参数表示更新包索引。

  3. COPY . /src

    • 把当前目录下的所有文件复制到镜像内的 /src 目录下。

  4. WORKDIR /src

    • 设置工作目录为 /src，后续的命令都将在该目录下执行。

  5. RUN npm install

    • 安装项目依赖。会自动读取 /src 目录下的 package.json 文件并安装依赖包。

  6. EXPOSE 8080

    • 声明容器会监听 8080 端口。用于文档和其他开发者了解服务端口，实际端口映射还需 docker run -p 参数。

  7. ENTRYPOINT [“node”, “./app.js”]

    • 设置容器启动时运行的命令，这里是用 node 运行 app.js 文件。这个JSON数组里面有两个值，分别是启动命令和参数

Volume

Docker 的 volume（卷）是用来持久化和管理容器数据的一种机制。简单来说，volume 就是容器和主机之间共享数据的“桥梁”，可以让你保存、迁移、备份数据，而不会因为容器的删除或重建而丢失数据。

1. 为什么需要 volume？

  • 容器里的数据默认是临时的，容器删除后数据就没了。
  • 有些数据（如数据库、日志、上传文件等）需要持久保存，不能随着容器消失。
  • 多个容器可以共享同一份数据。

2. volume 的作用

  • 数据持久化：即使容器被删除，数据还在。
  • 数据共享：多个容器可以访问同一个 volume，实现数据共享。
  • 备份恢复：volume 可以很方便地备份和恢复。
  • 分离数据和应用：让应用和数据独立管理，方便升级和迁移。

3. volume 如何使用？

1）命令行挂载

启动容器时用 -v 或 --mount 参数：

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docker run -d -v mydata:/data myimage

这会将名为 mydata 的 volume 挂载到容器的 /data 目录。

2）在 docker-compose.yml 里

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services:
  db:
    image: mysql
    volumes:
      - dbdata:/var/lib/mysql

volumes:
  dbdata:

3）Dockerfile 里声明

1
VOLUME /data

这表示建议把 /data 目录作为挂载点，但实际挂载要在运行容器时指定。

4. volume 的类型

  • 匿名卷（没有名字，Docker 自动生成）
  • 命名卷（你自己起名，方便管理）
  • 绑定挂载（直接把主机目录挂进容器）

5. 简单理解

  • volume 就像是“U 盘”，插到容器里，数据就能带走，不怕容器重建。
  • 容器删了，volume 还在，数据不会丢。

6. 数据备份

  • 单独使用busybox容器来挂载volume和本地目录来拷贝文件进行备份

YAML

下面是 YAML（Yet Another Markup Language）的基本语法和格式说明，适合初学者快速了解和入门。

1. 基本结构

  • YAML 是纯文本格式，常用于配置文件（如 Docker Compose、Kubernetes 等）。
  • 以缩进表示层级，缩进用空格，不允许用 Tab。
  • 文件扩展名通常为 .yml 或 .yaml。

2. 语法规则

2.1 键值对

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key: value

2.2 嵌套结构（缩进表示层级）

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parent:
  child1: value1
  child2: value2

一般用 2 个空格缩进（也可以 4 个，但要统一）。

2.3 列表（数组）

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fruits:
  - apple
  - banana
  - orange

2.4 字典嵌套列表

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servers:
  - name: server1
    ip: 192.168.1.1
  - name: server2
    ip: 192.168.1.2

2.5 列表嵌套字典

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- name: Tom
  age: 20
- name: Jerry
  age: 22

2.6 注释

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# 这是一个注释
name: Alice  # 行尾也可以加注释

2.7 字符串、数字、布尔值

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string: "hello"
number: 123
float: 3.14
boolean_true: true
boolean_false: false
null_value: null

2.8 多行字符串

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description: |
  这是一个多行字符串
  第二行内容

| 保留换行，> 会折叠成一行。

3. 常见错误

  • 缩进必须一致（同一级别用相同数量的空格）。
  • 不能用 Tab，只能用空格。
  • 冒号后面要有空格。

4. 示例

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person:
  name: Alice
  age: 25
  skills:
    - Python
    - Docker
    - Kubernetes
  address:
    city: Beijing
    zip: 100000

Docker Compose

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。它允许你通过一个 docker-compose.yml 文件来配置应用程序中所有的服务（容器），然后只需一个命令就可以启动、停止和管理这些服务。

主要作用

  • 一站式管理多个容器：比如你的应用有 Web 服务、数据库、缓存等，可以用一个 Compose 文件统一管理。
  • 简化部署流程：只需执行 docker compose up，所有服务就会自动按配置启动。
  • 环境一致性：开发、测试、生产环境配置一致，避免“在我电脑上没问题”的情况。

典型用法

  1. 编写 docker-compose.yml 文件
    例如：

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    version: '3'
    services:
      web:
        image: nginx
        ports:
          - "8080:80"
      db:
        image: mysql
        environment:
          MYSQL_ROOT_PASSWORD: example

  2. 启动服务

    1
    docker compose up

  3. 停止服务

    1
    docker compose down

适用场景

  • 微服务架构
  • 本地开发环境快速搭建
  • 自动化测试环境
  • 复杂应用的多容器编排

总结

Docker Compose 就像“容器编排脚本”，让你可以用一个配置文件和几个简单命令，轻松管理一组相关联的容器，非常适合开发和测试阶段使用

docker compose feature

resources

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services:
  redis:
    image: 
    deploy:
      resources:
        limits: # max usage
          cpus: '0.50'
          memory: 150M
        reservations: # min usage
          cpus: '0.25'
          memory: 20M

ENV variables

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services:
   web:
     image: "go-${GO_VER}:alpine"
     environment:
       - DEBUG=1
       - FOO=BAR

运行的时候参数可以覆盖docker compose up -d -e DEBUG=0，环境变量直接被docker容器内的程序调用。至于${GO_VER}，是宿主的环境变量，可以放在项目根目录的.env文件里面，也可以export GO_VER=1.24.1，也可以丢到rc文件里面去

networking

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services:
  web:
    image:
    ports:
     - "8080:80"
    networks:
     - frontend_net 
  
  db:
    image:
    ports:
     - "5432"
    networks:
      - backend_net

networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge

默认使用的是default网络，compose内的所有服务都可以互相访问到。在 Docker Compose 的 networks 配置中，driver 用于指定网络类型。常用的 driver 有以下几种：

1. bridge

  • 默认驱动，适用于单主机上的容器互联。
  • 适合大多数开发和测试场景。
  • 示例：
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    networks:
      mynet:
        driver: bridge

2. host

  • 容器直接使用宿主机的网络栈，没有网络隔离。
  • 适合需要高性能网络通信的场景（如端口映射无效）。
  • 仅支持 Linux。
  • 示例：
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    networks:
      mynet:
        driver: host

3. overlay

  • 用于 Docker Swarm 多主机集群环境，实现跨主机容器通信。
  • 需要 Docker Swarm 支持。
  • 示例：
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    networks:
      mynet:
        driver: overlay

4. macvlan

  • 让容器拥有独立的 MAC 地址，像物理主机一样出现在局域网。
  • 适用于需要与物理网络直接通信的场景。
  • 示例：
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    networks:
      mynet:
        driver: macvlan
        driver_opts:
          parent: eth0

5. none

  • 容器没有网络功能，完全隔离。
  • 示例：
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    networks:
      mynet:
        driver: none

6. 第三方/自定义驱动

  • 还有一些第三方网络插件（如 weave、calico 等），需要单独安装。

总结表

driver 作用/场景
bridge 单主机容器通信（默认）
host 容器与主机共用网络，无隔离
overlay 多主机容器通信（需要 Swarm）
macvlan 容器作为独立主机出现在物理网络
none 无网络，完全隔离
第三方 如 weave、calico，需额外安装

dependence

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services:
  app:
    image:
    depends_on:
      - db
  db:
    image:
    networks:
      - nw1

依赖，决定start的顺序

volume

在 docker-compose.yml 文件中，volumes 用于定义数据卷。你可以在文件底部全局定义卷，也可以在服务内挂载卷。
volumes 相关的常用参数如下：

一、全局 volumes 定义部分的参数

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volumes:
  mydata:
    driver: local
    driver_opts:
      type: none
      device: /path/on/host
      o: bind
    labels:
      com.example.description: "My volume"
    name: my-custom-volume-name
    external: true

1. driver

  • 指定卷的驱动，默认 local。
  • 例如：driver: local、driver: nfs、driver: glusterfs等。

2. driver_opts

  • 驱动的选项，取决于所用驱动。
  • 常用于本地目录绑定（type, device, o: bind）或远程存储配置。

3. labels

  • 给卷打标签，便于管理和识别。

4. name

  • 指定卷的实际名称（一般不用，除非要自定义卷名）。

5. external

  • 指定该卷是外部已存在的卷，而不是由 Compose 创建。

二、服务内挂载卷的参数

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services:
  db:
    image: mysql
    volumes:
      - mydata:/var/lib/mysql:ro
      - ./local-dir:/container-dir:rw

1. source:target[:mode]

  • source：卷名、主机路径或匿名卷（如 mydata、./data）。
  • target：容器内的路径（如 /var/lib/mysql）。
  • mode：挂载模式，ro（只读），rw（读写，默认）。

2. type

  • 指定挂载类型（volume、bind、tmpfs）。
  • 只有在使用扩展语法时才用到：
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volumes:
  - type: volume
    source: mydata
    target: /data
    read_only: true

3. read_only

  • 是否只读挂载（布尔值）。

4. consistency

  • 用于 macOS，指定一致性（consistent、cached、delegated）。

三、完整示例

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version: '3.8'
services:
  app:
    image: myapp
    volumes:
      - mydata:/data:ro
      - ./local:/mnt/local:rw
      - type: tmpfs
        target: /tmp

volumes:
  mydata:
    driver: local
    driver_opts:
      o: bind
      type: none
      device: /absolute/host/path
    labels:
      usage: "persistent data"

四、常见场景简表

参数 位置 作用/说明
driver 全局 卷驱动类型（local、nfs等）
driver_opts 全局 卷驱动的额外参数
labels 全局 标签
external 全局 是否引用外部已存在卷
name 全局 指定卷的实际名称
source 服务 卷名或主机路径
target 服务 容器内路径
mode 服务 ro/rw 只读/读写
type 服务 volume/bind/tmpfs
read_only 服务 布尔值，是否只读
consistency 服务 macOS 专用一致性参数

restart policy

在 Docker Compose 的 services 部分，可以通过 restart 参数设置容器的重启策略（restart policy）。这决定了容器在异常退出、主机重启等情况下是否自动重启。

常用的 restart 策略

策略 说明
no 默认值，不自动重启容器。
always 无论退出状态如何，总是自动重启容器。
on-failure 仅在容器非正常退出（退出码非0）时自动重启，可指定最大重启次数。
unless-stopped 总是重启容器，除非用户手动停止（docker stop）。

使用示例

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services:
  web:
    image: nginx
    restart: always

  app:
    image: myapp
    restart: on-failure:3  # 最多重启3次

  worker:
    image: worker
    restart: unless-stopped
  • on-failure[:max-retries] 可以指定最大重启次数，例如 on-failure:5。
  • 只写 on-failure 表示无限重启，直到成功退出或被手动停止。

总结

  • 开发环境建议用 no 或不设置。
  • 生产环境常用 always 或 unless-stopped。
  • 只想在异常退出时有限制地重启，用 on-failure:3 这类写法。
k8s-note
#k8s笔记
【K8s笔记】docker
https://学习.fun/k8s-note/k8s-docker/
Author
Stephen Zeng
Posted on
April 29, 2025
Licensed under