Docker初探与安装基于docker的mysql-server服务
由于工作需要，我要在一个docker环境中安装一个mysql，于是对docker和mysql做了一点探究，笔记如下。
零、背景知识
Docker 是一个开源的应用容器引擎，可以 让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布 到任何流行的Linux机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。
简单来说，Docker将应用程序及其运行环境（包括操作系统、库、配置 等）封装在一个独立的、可移植的“容器”中。这个容器可以在任何支持Docker的平台上运行，无需关心底层的操作系统或硬件差异。这使得开发者可以更加专注于代码开发，而不用担心环境配置的问题，同时也简化 了部署和运维过程。
Docker的核心组件包括镜像（Image）、容器（Container）和仓库（Repository）。镜像是创建容器的基础，它包含了应用程序的所有依赖；容器是从镜像创建的一个运行实例；仓库则是用来存储和分发镜像的地方 。
Docker改变了软件的交付方式，使得开发、测试、部署变得更加高效和 一致。其logo是一条托着一堆集装箱的鲸鱼，更是展示出其包容一切、托付一切的美好愿景。
一、基本概念
在Docker技术中，有一些基本概念需要辨析一下：
- 镜像（Image）：Docker镜像是一个只读模板，包含了应用程序 的代码、运行时依赖（比如库、配置文件等），以及运行时的环境。它 是构建容器的基础，类似于软件包（安装包）或安装系统所需的ISO镜像。每个镜像都有一个唯一的ID，并且可以通过命令行工具如
docker pull从Docker Hub等仓库下载，或者通过docker build自己创建。 - 仓库（Repository）：仓库是存储Docker镜像的地方，可以是私有的（如Docker Hub上的个人账户）或公共的（如Docker Hub、GitHub Container Registry等）。用户可以从仓库下载镜像，也可以将自己的 镜像上传到仓库分享给其他人。
- 容器（Container）：容器是镜像的运行实例（Instance）。当你基于一个镜 像启动一个容器时，系统会创建一个新的进程空间，与宿主机隔离，但 共享内核。容器有自己的文件系统、网络设置和端口映射，但不包含宿 主机的文件系统，这使得容器之间互相独立，易于管理和复制（这听起来很像虚拟机，但docker允许容器和宿主机共享内核，不需要对硬件进行模拟，因此其计算开销要远小于虚拟机技术）。docker允许在同一台宿主机上基于同一个镜像启动多个容器，每个容器都是该镜像的一个实例。
关于docker的虚拟化（Virtualization），这里做一点补充。虚拟化是一种技术，允许一台物理计算机同时运行多个独立的操作系统实例；Docker使用的是轻量级虚拟 化，也称为容器虚拟化，它不是在底层创建完整的虚拟机，而是利用操 作系统提供的资源隔离（如命名空间和控制组）来创建容器，从而节省 资源并提高效率。
一句话总结：镜像是docker的基础，仓库是存储docker镜像的地方，容器是镜像的运行实例，而虚拟化是实现容器化的一种技术。
二、安装
这一部分另外参见 Docker的官方文档
docker的运行需要Linux系统内核，因此在Linux系统上的安装很方便，而在macOS和Windows上则需要一些额外的步骤。
（一）在Linux主流发行版上安装docker-engine
参考：
docker-engine是docker中最核心的组件，用于容器的管理与运行。在Linux的几大主流发行版上均可通过下面的方法安装docker-engine，但同样也可以安装docker官方提供的docker-desktop，后者是一个可视化的docker安装和管理工具。
下面我们介绍docker-engine的安装。
在Redhat Enterprise Linux（RHEL）、centOS、Alibaba cloud Linux等红帽系发行版上，使用下面的步骤即可进行安装：
1 | sudo dnf config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/rhel/docker-ce.repo |
上述三条指令分别用于添加docker社区版的软件包仓库、更新软件包列表缓存，以及进行docker安装。dnf是红帽系发行版中较新采用的一个包管理器，如果要使用旧版的yum包管理器，可以使用下面的方法：
1 | sudo yum install -y yum-utils |
在Debian、Ubuntu等deb系发行版上，使用下面的步骤进行安装
1 | # Add Docker's official GPG key: |
（二）macOS安装docker-desktop
首先，从docker官网下载最新版本的docker desktop安装包。随后双击安装包，根据提示完成安装和配置（一般情况下使用默认配置即可），即可完成安装。
（三）windows安装docker-desktop
由于Windows的内核与Linux/Unix那一套相去甚远，按理说Windows原生是不支持docker的。不过好在windows支持hyper-V这种半虚拟化技术（需要硬件支持），且前几年微软推出了一个大杀器——windows subsystem for linux（wsl），使得在Windows上运行Linux程序成为可能，于是docker也就顺理成章能够在Windows上运行了。
因此，要在Windows上安装docker，首先需要开启系统的WSL2功能，或开启hyper-V虚拟化功能。随后，从docker官网下载最新版安装包，并双击安装即可。
三、初识docker
下面以linux系统为例，简单展示一下docker的一些基本操作：
docker images: 列出本地主机上的所有镜像docker search: 从Docker Hub中搜索镜像docker pull: 从Docker Hub下载镜像到本地docker system df: 显示Docker磁盘使用情况docker rmi: 删除本地的一个或多个 镜像docker rm: 删除一个或多个 容器docker commit: 从正在运行的容器创建一个新的镜像docker build: 根据Dockerfile构建镜像docker run: 创建一个新的容器并运行一个命令docker ps: 列出当前正在运行的容器docker exec -it <container ID/name> bashShell: 在正在运行的容器中执行命令docker attach <container ID>: 连接到正在运行中的容器docker start: 启动一个或多个已经被停止的容器docker stop: 停止运行中的容器docker restart: 重启容器
一个简单的示例：
1 | sudo docker search hello-world # 查询名叫hello-world的镜像。这个镜像是docker中很著名的测试镜像 |
运行效果如下：
四、使用docker安装mysql-server
由于我在公共服务器上没有root权限，无法使用正常的方式安装mysql-server，因此只能使用docker曲线救国。下面是探索的结果：
首先，从dockerhub上拉取镜像：
1 | docker search mysql |
终端输出如下：
1 | REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE |
在拉取完镜像以后，我们基于这个镜像启动一个容器实例。由于mysql-server需要容器和宿主机之间的双向通信，我们的启动脚本会稍微有些复杂，如下（可以写到一个shell脚本里面，然后以脚本的方式运行）：
1 |
|
顺便解释一下上面的这些参数：
-p用于配置网络端口映射，上面的写法是将宿主机的3306端口映射到容器的3306端口。--name用于指定这个容器的名称。如果不指定，则docker会随机生成一个name（一般是一个形容词+一个名词的格式，其实抛开实用性不谈，docker随机生成的name还挺好玩，例如great_noether、modest_borg、frosty_germain、sleepy_elion等等）-v用于将宿主机中的目录（冒号前）挂在到容器中（冒号后）。挂载的目录必须是普通用户有访问权限的目录（最好提前创建，否则后期改权限很麻烦），并且不可以是软链接目录。-e配置运行时的环境变量，对于mysql-server来说，需要配置的环境变量只有root密码这一个。-u指定使用特定用户身份登录。默认情况下会以root身份登录，但实际使用时可能会有chown: changing ownership of '/var/lib/mysql/': Operation not permitted的访问权限问题。因此这里需要指定登录身份。-d表明让这个docker容器后台运行，就像一个服务程序那样。
运行上面的指令可以让mysql服务在后台运行。可以使用docker ps -a查看服务状态：
（注意，一些停止运行的容器也会被列出）
要暂停这个容器，可以使用docker stop <container ID/name>指令。要彻底删除这个容器，可以使用docker rm <container ID/name>。
我们也可以登录到这个容器内部看一看：
1 | docker exec -it mysql bash |
上面这串指令的意思是在mysql容器中，以交互式的方式（由参数-it控制）运行bash指令。效果如下：
五、宿主机mysql客户端连接容器内的mysql服务端
最后，我们看一下如何在宿主机中连接这个数据库。在宿主机中使用下面的命令即可登录（其中，-h指定mysql-server的IP地址，此处为本地即127.0.0.1（不设置这个参数的话，mysql客户端会去找套接字文件/tmp/mysql.sock，从而引发一些报错）；-P指定端口，此处为前面使用的3306；-p指定使用交互式密码输入界面登录数据库）
1 | mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p |
登陆界面：
1 | (base) cyclin@iZf8z0u1kbopnpeuu32nf5Z:~/miniconda3/pkgs/mysql-connector-python-8.3.0-py310h1b8f574_0$ mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p |
如果连接失败，可以尝试检查防火墙设置。在ubuntu系统上，防火墙的设置如下
1 | sudo ufw allow 3306/tcp # 允许3306端口的TCP连接 |
关于端口占用情况：前面的启动脚本中 指定了使用宿主机3306端口作为mysql-server的服务端口。然而在公共计算平台上，我们无法保证这一端口没有被其他人使用。因此，在启动docker前，检查端口占用情况也是很重要的。
下面是一些检查端口占用情况的指令：
1 | netstat -tuln # 检查已用端口有哪些 |
运行示例如下：
1 | (base) [zhangwanyu@lih005]~$ netstat -tuln |head |
以上。