深入 Docker:容器和镜像

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在本专栏往期的 Flux7 系列教程 里,我们已经简单地探讨了 Docker 的基本操作。而在那篇教程中,我们一直是简单地将容器当成是“正在运行的镜像”,并没有深入地区分镜像和容器到底是什么、有什么区别。因此本次翻译 深入 Docker:容器和镜像 这篇文章,通过一些实例向大家介绍 Docker 容器和镜像的具体区别。

Docker 是一个非常有趣的项目。它自己宣称可以减轻部署服务器的难度,当然我相信里面有炒作的成分。但是实际使用后,我觉得 Docker 的表现还是可圈可点的。本篇文章将会从头开始进行操作镜像,同时试图通过实例和文档来解答实际操作 Docker 中遇到的问题。

本文仅仅是试图使用深入讲解 Docker 镜像和容器的基础知识,而不是像 了解 Docker:一种更好的虚拟化方式 一样试图总结出 Docker 的所有操作方法。

如果你打算按照本文操作的话,那么你首先有台安装好 Docker 的 Linux 主机。使用 Docker Machine 安装 Docker 很简单,但是同时我也推荐使用 Digital Ocean 中已经安装好 Docker 的云主机直接操作。本篇文章所使用的 Docker 版本为 1.6.0,同时文中所有的命令都需要 root 权限。

技巧

同样,译者在正文开始提供一个操作 Docker 的小知识。下文中也会多次使用到这一点。

Docker 会为所有已经运行(包括已经停止)的容器随机分配一个唯一的名字和一个唯一的 ID,docker 命令可以识别 ID,也可以识别这个名字。

无标题.png

如图所示,第一行的容器的 ID 是 43de70a54ec1,名字是 admiring_ardinghelli
想删除第一行对应的容器,我们只需要 docker rm 43de70a54ec1,或者简写成 docker rm 43de,或者 docker rm admiring_ardinghelli

容器去哪儿了?

刚开始使用 Docker 的用户会发现,运行完一个容器,再次运行这个容器,原来的容器内的内容已经消失了,例如:

现在我们使用 -i(交互式)和 -t(临时终端)参数运行一个容器,然后输入一些交互命令:

shell(HOST) # docker run -it ubuntu /bin/bash
(CONTAINER) root@1f608dc4e5b4:/# echo hello docker > /message.txt
(CONTAINER) root@1f608dc4e5b4:/# cat /message.txt
hello docker
(CONTAINER) root@1f608dc4e5b4:/# exit

在上面那个容器内,我们创建了 /message.txt 文件,现在我们尝试重新读取这个文件:

shell(HOST) # docker run -it ubuntu cat /message.txt
cat: /message.txt: No such file or directory

刚刚我们明明新建了这个文件,现在怎么没了?
同时,运行 docker ps 列出容器,刚刚那个 1f608dc4e5b4 容器到哪里去了?

好吧,那么我们用 docker ps -a 命令列出所有容器,然后仔细观察一下:

(HOST) # docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                 COMMAND              CREATED             STATUS                      PORTS               NAMES
b3d8c3ef31a0        ubuntu:latest         "cat /message.txt"   33 minutes ago      Exited (1) 33 minutes ago                       admiring_lalande
1f608dc4e5b4        ubuntu:latest         "/bin/bash"          34 minutes ago      Exited (0) 15 minutes ago                       insane_wright

现在大家应该可以发现问题了:居然有两个不同的容器,一个执行了 /bin/bash,一个执行了 cat /message.txt

在本专栏以往的文章中,多次提到:Docker 使用一个叫做 UnionFS 的层级文件系统进行镜像操作。容器对镜像文件的所有操作均是在虚拟出的“改动层”上进行的。当然对容器而言,UnionFS 和普通的文件系统并无差别,也无法看到任何“改动层”。

每次运行 docker run 命令的时候,Docker 都会指定新建容器,并且为容器自己的改动层。所以我们两次都运行了 ubuntu 镜像,那么我们也将会有两个新的、不同的容器,每个容器也都会有自己独立的的“改动层”。因此,在第一个容器内创建的 /message.txt 文件在第二个容器内是无法访问的。当然,要是能互相访问,那我们就得为 Docker 的安全性担心了。

容器到底去哪儿了?

刚刚的问题是:“容器去哪儿了?”
现在的问题是:“容器到底去哪儿了?我需要里面的 message.txt 文件,怎么才能取出来?”

已经停止的容器中的数据并不会消失,而是被存储在相应的“改动层”中。我们可以通过 docker ps -a 进行查找容器。在这个例子中,我们要找的容器便是执行了 /bin/bash 命令的容器,ID是 1f608dc4e5b4,名称是 insane_wright

对比起 ID,容器的名称更加易读。因此在本篇文章后面的例子中,我都将用名称来进行操作和识别容器。当然,你也可以在 docker run 的时候用 --name 参数指定容器的名称。

那么现在我们现在运行上面例子中已经停止的 insane_wright 容器:

(HOST) # docker start -ai insane_wright
(CONTAINER) root@1f608dc4e5b4:/# cat /message.txt
hello docker
(CONTAINER) root@1f608dc4e5b4:/# exit

使用 -a 参数将容器的输出导出到终端,同时使用 -i 参数进行交互式的操作。这条命令可以让我们继续运行容器 insane_wright,现在你应该能看得到我们刚刚创建的 /message.txt 文件了。

容器能不能提取出来?

现在我们已经运行了自己的容器,容器内也有独立的数据,我们也知道如何获取容器内的数据,那么问题来了:我们能不能把这个状态下的容器给保存起来?

本专栏前面的文章提到过得益于 UnionFS,对于 Docker 来说,其实容器和镜像的差别并不大。容器可以认为是已经运行过的或正在运行的镜像,只不过是镜像上面添加了几个改动层。当然,大部分镜像也是如此。例如某些 mysql 镜像,便仅仅是在官方 ubuntu 镜像的基础上增加了一个 mysql 改动层。

对于上面例子中的容器,我们可以用下面这条命令将其打包成镜像:

(HOST) $ docker commit -a "Jordan Bach" -m "saved my message" insane_wright jbgo/message:v0.0.1
1c9195e4c24c894a274f857a60b46fb828ee70ff0e78d18017dfb79c5bf68409

本条命令将容器 insange_wright 的改动层的属性变为“只读”,并且指定存储为 jbgo/message 镜像。镜像基于原 ubuntu 镜像,增加了一个改动层,标签为 v0.0.1。标签可以为任意,当然一般用来记录版本信息。

当然,如果你打算自己尝试的话,记得将我的名字 jbgo 替换为你自己在 Docker Hub 上的用户名。即便你没有 Docker Hub 账户,也要养成给镜像做签名的习惯。

可以用如下命令检查当前的镜像:

(HOST) # docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
jbgo/message        v0.0.1              1c9195e4c24c        18 seconds ago      188.3 MB
ubuntu              latest              b7cf8f0d9e82        4 days ago          188.3 MB

现在我们有两个镜像了:一个是原有的 ubuntu 镜像,镜像是我们在刚开始进行 docker run 的时候自动从 Docker Hub 上面下载下来的;另一个便是我们刚刚保存的,有一个 /message.txt 文件的镜像。

不信?
那我运行给你看。

(HOST) # docker run -it jbgo/message:v0.0.1 cat /message.txt
hello docker

这里我们并没有运行刚刚的 insane_wright 容器,而是运行了我们刚刚保存的镜像。
我们确实把刚刚的容器保存为一个新的镜像了。

还不信?
那我检查给你看。

(HOST) # docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                 COMMAND              CREATED             STATUS                      PORTS               NAMES
01bd4c098203        jbgo/message:v0.0.1   "cat /message.txt"   10 seconds ago      Exited (0) 9 seconds ago                        hopeful_lovelace
b3d8c3ef31a0        ubuntu:latest         "cat /message.txt"   33 minutes ago      Exited (1) 33 minutes ago                       admiring_lalande
1f608dc4e5b4        ubuntu:latest         "/bin/bash"          34 minutes ago      Exited (0) 15 minutes ago                       insane_wright

容器运行记录里面多了一个叫做 hopeful_lovelace 的容器,是运行 jdgo/message:v0.0.1 镜像而创建的这个容器。

如何备份镜像?

上面我们创建了带有一个 /message.txt 文件的镜像,也用它运行了容器,那么如果 Docker 宿主机崩溃了或者文件消失了怎么办?如何保证我们创建的镜像在系统崩溃后仍然不丢失?

我们需要 Docker Registry,可以存储和下载镜像的地方。Docker Hub 官方提供了 Docker Hub Registry 让我们来存储镜像,当然我们也可以自己搭建 Docker Registry。本篇文章将会使用 Docker Hub Registry,如果你想按照本文中继续操作的话,记得将我的名字 jbgo 换成你自己在 Docker Hub 上的用户名。

使用如下操作将镜像上传到 Docker Registry 上:

(HOST) # docker push jbgo/message
The push refers to a repository [jbgo/message] (len: 1)
1c9195e4c24c: Image push failed

Please login prior to push:
Username: jbgo
Password:
Email: jordanbach@gmail.com
WARNING: login credentials saved in /root/.dockercfg.
Login Succeeded
The push refers to a repository [jbgo/message] (len: 1)
1c9195e4c24c: Image already exists
b7cf8f0d9e82: Image successfully pushed
2c014f14d3d9: Image successfully pushed
a62a42e77c9c: Image successfully pushed
706766fe1019: Image successfully pushed
Digest: sha256:b2a98b19e06a4df91150f8a2cd47a6e440cbc13b39f1fc235d46f97f631ad117

因为我是第一次在本机执行 docker push 操作,所以 Docker Registry 需要验证我的身份。

本次上传的镜像被保存在这里
你可以使用 docker pull jbgo/message 来下载我的镜像。

当然,如果你按照上面的来操作的话,可能会出现一点小问题:

(HOST) # docker pull jbgo/message
Pulling repository jbgo/message
FATA[0007] Tag latest not found in repository jbgo/message

下面我来解释一下到底出了什么问题:
当你使用 docker push jbgo/message 命令的时候,默认上传标签为 latest 的镜像。如果没有便会报错。你可以采用如下命令解决: docker tag jbgo/message:v0.0.1 jbgo/message:latest
这次再尝试推送:

(HOST) # docker push jbgo/message:latest
The push refers to a repository [jbgo/message] (len: 1)
1c9195e4c24c: Image already exists
b7cf8f0d9e82: Image already exists
2c014f14d3d9: Image already exists
a62a42e77c9c: Image already exists
706766fe1019: Image already exists
Digest: sha256:cc2fbbb2029c6402cea639b2454da08ef05672da81176ae97f57d4f51be19fc3

这次上传会快得多,因为服务器上已经有了这个镜像,我们上传的仅仅是相同镜像的不同标签而已。

你不信?
那我验证给你看:

(HOST) # docker pull jbgo/message
latest: Pulling from jbgo/message
1c9195e4c24c: Already exists
706766fe1019: Already exists
a62a42e77c9c: Already exists
2c014f14d3d9: Already exists
b7cf8f0d9e82: Already exists
Digest: sha256:cc2fbbb2029c6402cea639b2454da08ef05672da81176ae97f57d4f51be19fc3
Status: Downloaded newer image for jbgo/message:latest

当然,别台服务器一样可以使用这个命令下载我的镜像。

当然,也可以使用如下命令上传特定标签的镜像:docker push jbgo/message:v0.0.1
建议使用版本标签标记镜像,并推送特定版本标签的镜像和 latest 标签的镜像

使用完毕的容器如何处理?

上面只是介绍了容器如何理解容器和镜像,如果有很多历史容器被保存在硬盘上,想要释放掉这些空间,我们应该怎么做?

使用如下命令删除多个容器:

(HOST) # docker rm hopeful_lovelace insane_wright admiring_lalande
hopeful_lovelace
insane_wright
admiring_lalande

现在再检查一下还有没有这些容器:

(HOST) # docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES

我们运行的所有容器和所有的历史容器都会被保存在硬盘上,除非你手动 docker rm 它们。手动删除的容器不能恢复。

为什么上传了不止一个镜像?

有心人注意到,刚刚我们第一次上传 jbgo/message 镜像的时候,Docker 上传了不止一个镜像。

(HOST) # docker push jbgo/message:v0.0.1
...
1c9195e4c24c: Image already exists
b7cf8f0d9e82: Image successfully pushed
2c014f14d3d9: Image successfully pushed
a62a42e77c9c: Image successfully pushed
706766fe1019: Image successfully pushed

到底发生了什么?

首先使用 docker history 检查一下镜像改动历史:

(HOST) # docker history jbgo/message:v0.0.1
IMAGE               CREATED             CREATED BY                                      SIZE
1c9195e4c24c        33 minutes ago      /bin/bash                                       108 B
b7cf8f0d9e82        4 days ago          /bin/sh -c #(nop) CMD ["/bin/bash"]             0 B
2c014f14d3d9        4 days ago          /bin/sh -c sed -i 's/^#\s*\(deb.*universe\)$/   1.895 kB
a62a42e77c9c        4 days ago          /bin/sh -c echo '#!/bin/sh' > /usr/sbin/polic   194.5 kB
706766fe1019        4 days ago          /bin/sh -c #(nop) ADD file:777fad733fc954c0c1   188.1 MB

会发现,其实我们创建了不止一个镜像,也就是有不止一个改动层。
使用 docker inspect 命令仔细观察第一个镜像(第一层)进行过的改动:

(HOST) # docker inspect 1c9195e4c24c
[{
    "Architecture": "amd64",
    "Author": "Jordan Bach",
    "Comment": "saved my message",
    "Config": {

这个肯定就是我们的 /message.txt 改动层了,那么其他的那么多是什么?

jbgo/message 是基于 ubuntu 镜像的,我们来检查一下 ubuntu 镜像的改动历史:

(HOST) # docker history ubuntu
IMAGE               CREATED             CREATED BY                                      SIZE
b7cf8f0d9e82        4 days ago          /bin/sh -c #(nop) CMD ["/bin/bash"]             0 B
2c014f14d3d9        4 days ago          /bin/sh -c sed -i 's/^#\s*\(deb.*universe\)$/   1.895 kB
a62a42e77c9c        4 days ago          /bin/sh -c echo '#!/bin/sh' > /usr/sbin/polic   194.5 kB
706766fe1019        4 days ago          /bin/sh -c #(nop) ADD file:777fad733fc954c0c1   188.1 MB

那么这样一切就很明确了:那些是 ubuntu 镜像的改动历史。为了确保本地和上传到 Docker Hub 的镜像一致,我们上传到 Docker Hub 中的镜像便是包含着五层改动层的新镜像。

 如何删除镜像?

前面提到过,我们删除容器,那么我们本机上仍然保存着镜像,如何删掉它们?

(HOST) # docker rmi jbgo/message
Error response from daemon: Conflict, cannot delete 1c9195e4c24c because the container 2ea39e64a130 is using it, use -f to force
FATA[0000] Error: failed to remove one or more images

提示出错了,根据错误信息可以看出,还有容器在用这一个镜像。

但是我们没有正在运行着的容器啊,到底哪儿出错了?

检查所有容器,发现容器 2ea39e64a130

(HOST) # docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                 COMMAND              CREATED             STATUS                     PORTS               NAMES
2ea39e64a130        jbgo/message:latest   "cat /message.txt"   2 minutes ago       Exited (0) 2 minutes ago                       lonely_jones

当然,这是 Docker 的机制:如果你仍然有容器的历史记录,那么为了确保你能再次启动这个容器,这些镜像是不能删除的。

首先删除掉这个容器:docker rm lonely_jones

然后删除镜像:

(HOST) # docker rmi jbgo/message
Untagged: jbgo/message:latest
Deleted: 1c9195e4c24c894a274f857a60b46fb828ee70ff0e78d18017dfb79c5bf68409
Deleted: b7cf8f0d9e82c9d96bd7afd22c600bfdb86b8d66c50d29164e5ad2fb02f7187b
Deleted: 2c014f14d3d95811df672ddae2af376f9557f6b8f5623e3e3f8c5ca3f6ff42e6
Deleted: a62a42e77c9c3626118dc411092d23cf658220261acdafe21a7589a8eeba627e
Deleted: 706766fe101906a1a6628173c2677173a5f8c6c469075083f3cf3a8f5e5eb367

这次我们可以很轻松地删除掉 jbgo/message 镜像了。
确认一下:

(HOST) # docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
确实没了。

后记

本篇文章介绍了容器和镜像的操作实例,当然 Docker 还有更多新奇的功能和只是等待大家去发现。
本专栏仍在继续组织翻译更多的系列文章,希望大家多多关注。


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12 条评论
wh469012917 · 2016年10月10日

博主好像没理解清楚启动容器和新建容器的概念。所以在第二段会觉得“运行完一个容器,再次运行这个容器,原来的容器内的内容已经消失了”。实际上这样说是不对的,再次运行这个容器应该是用docker start命令,这样内容肯定存在。而你用docker run实际上是通过这个镜像再次创建了一个容器,内容肯定不存在了。start命令是启动一个已经存在的容器(上文所说的再次运行应该用这个命令),run是通过镜像新建一个容器,就不能算是再次运行了,而是重新新建。

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__陈亚荣 · 2015年12月10日

谢谢分享!写得很好,明白了很多以前的困惑

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牙小木木 · 2016年01月12日

文采不错,段落清楚。!例子到位!

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挨木批三 · 2016年09月05日

看完之后就懂了,非常感谢Orz

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大舒 作者 · 2016年10月10日

写给小白的入门教程…

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wh469012917 · 2016年10月11日

但是在描述上有些地方是错的,可以修改一下

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温柔的鲨鱼 · 2016年10月12日

瑕不掩瑜,对于我这样的小白还是有很大启发,之前一直云里雾里,今天突然豁然开朗!

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wh469012917 · 2016年10月13日

若能完美岂不是锦上添花?

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大舒 作者 · 2016年10月13日

恩,改

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cnlinjie · 2017年07月04日

赞一个,

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xsren · 2017年08月07日

很好,谢谢。
之前把容器和镜像的概念混了,一直不明白为什么容器重启以后改动还在,看完豁然开朗了。

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woohaoshu · 2017年10月07日

非常感谢,花了一小时安装倒腾docker,一头雾水;
看完这篇后,总算对docker机制有了一定的了解,通俗易懂!

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