包含虚拟机和docker相关知识点

虚拟化网络设置

docker网络

Docker网络剖析

官方文档给出了5种网络驱动模型,如下:

• bridge:网桥类型网络;其实就是五大虚拟化网络模型中的NAT网络,只不过这里叫做bridge网桥类型.需要映射接口才能让外部访问到容器

  默认bridge不支持容器名dns

  自定义bridge支持容器名dns

• host:该模式仅在linux可用,理解成容器变成了宿主的一个应用了.其原理是容器使用宿主机的网络空间,因此会直接看到并使用宿主机所有网络功能

• None:啥网络都没有

虚拟机网络

(以virtualBox为例)

• NAT模式 相当于虚拟了一层NAT,但是各个虚拟机之间隔离

• NAT网络模式 虚拟了一层NAT,各个虚拟机之间不隔离

  VMware等虚拟机的NAT模式不太一样 虚拟了一层NAT,各个虚拟机之间可以互相访问,虚拟机与宿主机之间也可以互访

• 桥接 相当于虚拟机放到了宿主机局域网里(适配器选项需要和宿主当前联网使用的适配器一致).结果是虚拟机和宿主处于同一网段,由路由器统一分配ip

• 内部网络模式 相当于仅仅用交换机网线把虚拟机们连接起来了.(需要提前设置系统设置,防止虚拟机启动时一直卡在DHCP服务里,同时还需要给虚拟机手动设置ip),虚拟机间互通,但不能访问宿主,不能访问网络

• 仅主机模式 仅允许虚拟机之间以及与宿主的互访

docker

优势

• 应用隔离
• 环境配置
• 安装部署
• 持续集成
• 持续发布
• DevOps

docker和虚拟机的区别

特性	普通虚拟机	Docker
跨平台	通常只能在桌面级系统运行，例如 Windows/Mac，无法在不带图形界面的服务器上运行	支持的系统非常多，各类 windows 和 Linux 都支持
性能	性能损耗大，内存占用高，因为是把整个完整系统都虚拟出来了	性能好，只虚拟软件所需运行环境，最大化减少没用的配置
自动化	需要手动安装所有东西	一个命令就可以自动部署好所需环境
稳定性	稳定性不高，不同系统差异大	稳定性好，不同系统都一样部署方式

虚拟机使用Hypervisor虚拟化技术

Docker 通常用来做什么

• 应用分发、部署，方便传播给他人安装。特别是开源软件和提供私有部署的应用
• 快速安装测试/学习软件，用完就丢（类似小程序），不把时间浪费在安装软件上。例如 Redis / MongoDB / ElasticSearch / ELK
• 多个版本软件共存，不污染系统，例如 Python2、Python3，Redis4.0，Redis5.0
• Windows 上体验/学习各种 Linux 系统

概念理解

• 打包：就是把你软件运行所需的依赖、第三方库、软件打包到一起，变成一个安装包
• 分发：你可以把你打包好的“安装包”上传到一个镜像仓库，其他人可以非常方便的获取和安装
• 部署：拿着“安装包”就可以一个命令运行起来你的应用，自动模拟出一摸一样的运行环境，不管是在 Windows/Mac/Linux。
• 镜像：可以理解为软件安装包，可以方便的进行传播和安装。
• 容器：软件安装后的状态，每个软件运行环境都是独立的、隔离的，称之为容器。

安装

• 桌面版
• 服务器版

windows和mac需要安装Docker Desktop,在使用docker命令的时候要启动Docker Desktop

windows安装需要开启 Windows 虚拟化和 Linux 子系统（WSL2),如下图,不然启动会报错(新版本似乎不会报错了)

镜像加速源

6月6日大多数镜像源失效

设置加速源

"registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com","https://dockerhub.azk8s.cn"]

一览

基本知识

dockerhub找镜像相关

dockerhub

搜到一个docker镜像后

其中可能会有介绍或how to use的说明

还可能会罗列很多版本信息,可以根据版本进行下载

alpine 轻量级,瘦身版

镜像构建

Docker中包含Dockfile,镜像,容器三种概念.

其中镜像是用于构建容器的”菜谱”

镜像是按层次结构来构建的,每一层都是基于上一层的(底层是增量存储),通过编写Dockfile可以构建镜像.所以需要先指定一个基础镜像,然后在这个镜像的基础上添加其他我们需要的东西

使用docker image history 镜像名/镜像id可以查看Dockerfile写的每一个指令(显示出来的需要从下往上看)

Dockerfile语法

• FROM 基础镜像：表示新建的iamge（镜像）需要在node环境中进行，那么就需要node镜像。

• WORKDIR 工作目录：它可以指定容器启动后的默认工作目录,如声明了工作目录/app，即node代码在该目录下进行

• COPY 源路径 目标路径：作用是将当前目录的所有代码都复制到工作目录下(源路径为相对于Dockerfile文件的路径,目标路径为镜像内的路径)

• CMD：后面跟着一句shell 命令，该命令在容器运行的时候会得到执行，即当容器运行的时候，就会启动一个监听端口为3000的服务

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  #CMD命令后可接方括号 CMD ["node","/index.js"] #第一个参数表示可执行程序的名字,其他参数表示该可执行程序需要的参数(注意一切路径基于镜像) #CMD命令也可不接方括号 CMD node /index.js

  • CMD -c追加命令会替换CMD指定的命令
  • ENTRYPOINT -c追加命令会追加到ENTRYPOINT指定的命令的后面(除此之外用法与CMD完全一样)

  CMD和ENTRYPOINT的区别可以参考此处

• ENV key value:设置环境变量key的值为value,如:ENV MY_NAME John Doe

依据Dockerfile构建新镜像使用命令:docker build -t my-docker-demo:1.0 . ,.表示dockerfile所在的目录

实例化该镜像，并运行

docker run -d -p 3000:3000 --name myContainerDemo my-docker-demo:1.0

进入容器shell命令行

docker exec -it myContainerDemo /bin/bash

操作完成后:可以将运行的容器提交为镜像

1. 停止容器：

   docker stop <container_name>

2. 提交容器为镜像

   docker commit <container_name> <image_name>

   其中，<container_name> 是正在运行的容器的名称，<image_name> 是要创建的新镜像的名称。

3. 创建一个新的容器，并使用 --entrypoint 和 --command 选项来指定新的启动指令：

   如:docker run -it --rm --entrypoint /bin/bash --command echo hello world <image_name>

   这将创建一个新的容器，该容器启动时将运行 /bin/bash 程序，并执行 echo hello world 命令。

拉取命令: docker pull 镜像名 如果不指定架构,那么会默认拉取符合自身架构的镜像

arm架构的mac下使用docker pull命令,如果需要拉amd64架构的镜像来通过Rosetta使用,需要使用命令docker pull --platform linux/amd64 镜像名

linux下,docker下的镜像,容器,虚拟网络,卷,插件都记录在/var/lib/docker下

目录挂载

现存问题

• 使用 Docker 运行后，我们改了项目代码不会立刻生效，需要重新build和run，很是麻烦。
• 容器里面产生的数据，例如 log 文件，数据库备份文件，容器删除后就丢失了。

容器的特点:容器中的数据不会持久化,新建一个容器,它通常以一个干净的文件系统开始,我们可以创建文件,修改文件,但当我们停止容器时,容器中的所有数据都会丢失掉

想要持久化容器中的数据的话,需要通过目录挂载

几种挂载方式用于解决上述的问题

• bind mount 直接把宿主机目录映射到容器内，适合挂代码目录和配置文件。可挂到多个容器上

  用法: -v 宿主机绝对路径:容器内绝对路径 如: -v D:/code:/app

• volume 由容器创建和管理，创建在宿主机，所以删除容器不会丢失，官方推荐，更高效，Linux 文件系统，适合存储数据库数据。可挂到多个容器上

  用法 -v 逻辑卷名:容器内绝对路径(具名挂载) 如 -v db-data:/app

  如果写成 -v 容器内绝对路径 匿名挂载,会自动创建和容器id同名的逻辑卷

• tmpfs mount 适合存储临时文件，存宿主机内存中。不可多容器共享。

文档参考

docker命令

• docker run [参数] 镜像名/镜像ID 运行镜像中运行指令

  如docker run -d --name container1 image

  -d表示后台启动

  --name 容器名表示给容器起名(不指定名字的话会随机起名)

  -p 宿主机端口:容器端口 映射容器内端口到宿主机,如-p 9090:8080把容器内的8080端口暴露到宿主机的9090端口.默认映射针对的是tcp,如果要针对udp:-p 5000:5000/udp

  --network 虚拟网络名/网络模式指定容器所属的虚拟网络,也可以指定使用的网络模式

  --network-alias 容器在虚拟网络中的别名 指定容器在虚拟网络中的别名(该别名在代码中可以直接作为ip地址来使用,能正确路由到对应容器)

  --rm代表在容器停止后自动删除容器

  --volumes-from 容器名指定容器名中所有的volumes都挂载过来准备启动的容器中

  -c 要执行的命令 指定在容器启动时要执行的命令 (可以省略到-c,直接将要执行的命令接到镜像名后面),如果Dockerfile中有CMD命令带的指令,该-c指定的命令会替换CMD的命令,如果Dockerfile中有ENTRYPOINT,则-c指定的命令则会是追加执行命令

• docker build -t 镜像名:版本

  如:docker build -t test:v1

  -t 镜像名:版本 设置镜像名字和版本号

  -f Dockerfile文件 可以指定不叫Dockerfile的Dockerfile文件

• docker network create 虚拟网络名 创建虚拟网络

• docker exec -it 容器名/容器id /bin/bash使用/bin/bash与容器交互的方式进入容器

其他命令

docker ps 查看当前运行中的容器
docker images 查看镜像列表
docker rm container-id 删除指定 id 的容器
docker stop/start container-id 停止/启动指定 id 的容器
docker rmi image-id 删除指定 id 的镜像
docker volume ls 查看 volume 列表
docker network ls 查看网络列表

查看容器的ip地址,使用这句命令:docker inspect -f '{{range .NetworkSettings.Networks}}{{.IPAddress}}{{end}}' 容器名/容器id

多容器通信

创建虚拟网络

要想多容器之间互通，比如从 Web 容器访问 Redis 容器，我们只需要把他们放到同个网络中就可以了。

演示

1. 创建一个名为test-net的网络

   docker network create test-net

2. 运行 Redis 在 test-net 网络中，别名redis

   docker run -d --name redis --network test-net --network-alias redis redis:latest

3. 修改代码中通过别名redis来访问Redis容器

   如js代码:

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   const redis = require('redis'); let rds = redis.createClient({url: "redis://redis:6379"}); rds.on('connect', () => console.log('redis connect ok')); rds.connect();

4. 运行 Web 项目，使用同个网络

   docker run -p 8080:8080 --name test -v D:/test:/app --network test-net -d test:v1

这样两个容器之间就连接上了,但是如果管理的容器非常多呢,这时候就需要用到Docker-Compose

Docker-Compose

由Docker官方开源的项目

• 用于定义和运行多容器Docker应用程序的工具
• 使用YAML文件(docker_compose.yaml)来配置应用程序的服务
• 一条命令docker compose up即可创建或启动所有服务

服务之间的关联关系就是Docker Compose需要解决的问题

如果项目依赖更多的第三方软件，我们需要管理的容器就更多，每个都要单独配置运行，指定网络非常麻烦。
这里，我们使用 docker-compose 把项目的多个服务集合到一起，一键运行。

安装 Docker Compose

• 如果你是安装的桌面版 Docker，不需要额外安装，已经包含了。
• 如果是没图形界面的服务器版 Docker，你需要单独安装 安装文档
• 运行docker-compose检查是否安装成功

编写脚本

参考文档

要把项目依赖的多个服务集合到一起，我们需要编写一个docker-compose.yml文件，描述依赖哪些服务

[[数据序列化格式盘点#yaml|yaml格式参考]]

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version: "3.7"
services:
  app:
  build: ./
  ports:
    - "80:8080"
  volumes:
    - ./:/app
  environment:
    - TZ=Asia/Shanghai
redis:
  image: redis:5.0.13
  volumes:
    -redis:/data
  environment:
    - TZ=Asia/Shanghai

volumes:
  redis:

volumes部分定义了一个名为redis的volume。Volumes是用来在Docker容器之间共享数据的一种机制。在这个文件中，redis这个volume被用于存储Redis容器的数据，以便在容器重启或重新部署时保留数据
定义一个volume时，您可以选择使用具体的目录地址或者名称。在这种情况下，redis这个volume没有指定具体的目录地址，而是只给出了一个名称redis:/data。这意味着Docker会自动为这个volume创建一个挂载点，并将其用于存储容器中的数据。这种方式更加灵活，因为Docker会自动管理这个volume的位置和生命周期，而不需要您手动指定目录地址.若redis下的volumes下写为- ./redis_data:/data这就是手动指定目录地址的方式

容器默认时间不是背景时间,增加TZ=Asia/Shanghai可以改为上海时区

在docker-compose.yml 文件所在目录，执行：docker-compose up就可以跑起来了。

相关命令

命令参考

在后台运行只需要加一个 -d 参数docker-compose up -d
查看运行状态：docker-compose ps
停止运行：docker-compose stop
重启：docker-compose restart
重启单个服务：docker-compose restart service-name
进入容器命令行：docker-compose exec service-name sh
查看容器运行log：docker-compose logs [service-name]

发布和部署

镜像仓库介绍

镜像仓库用来存储我们 build 出来的“安装包”，Docker 官方提供了一个 镜像库，里面包含了大量镜像，基本各种软件所需依赖都有，要什么直接上去搜索。

我们也可以把自己 build 出来的镜像上传到 docker 提供的镜像库中，方便传播。
当然你也可以搭建自己的私有镜像库，或者使用国内各种大厂提供的镜像托管服务，例如：阿里云、腾讯云

• 首先你要先 打开官网,登录账号

• 创建一个镜像库

  

• 命令行登录账号： (下面的username均应填入实际的账号名)
  docker login -u username

• 新建一个tag(利于版本控制,便于回滚与追踪)
  docker tag test:v1 username/test:v1

• 推上去
  docker push username/test:v1

• 部署试下
  docker run -dp 8080:8080 username/test:v1

  也可直接在docker-compose中直接使用这个镜像username/test:v1了

阿里云容器托管: docker 官方的镜像托管有时候上传和下载都太慢了，如果你想要更快的速度，可以使用阿里云的免费镜像托管(镜像仓库100个 不限时长) 点击此处跳转阿里云容器镜像服务的镜像仓库

备份和迁移数据

容器中的数据，如果没有用挂载目录，删除容器后就会丢失数据。
参考如何挂载目录
如果你是用bind mount直接把宿主机的目录挂进去容器，那迁移数据很方便，直接复制目录就好了
如果你是用volume方式挂载的，由于数据是由容器创建和管理的，需要用特殊的方式把数据弄出来。

备份和导入Volume的流程

备份：

• 运行一个 ubuntu 的容器，挂载需要备份的 volume 到容器，并且挂载宿主机目录到容器里的备份目录。
• 运行 tar 命令把数据压缩为一个文件
• 把备份文件复制到需要导入的机器

导入：

• 运行 ubuntu 容器，挂载容器的 volume，并且挂载宿主机备份文件所在目录到容器里
• 运行 tar 命令解压备份文件到指定目录

备份 MongoDB 数据演示

• 运行一个 mongodb，创建一个名叫mongo-data的 volume 指向容器的 /data 目录
  docker run -p 27018:27017 --name mongo -v mongo-data:/data -d mongo:4.4

• 运行一个 Ubuntu 的容器，挂载mongo容器的所有 volume，映射宿主机的 backup 目录到容器里面的 /backup 目录，然后运行 tar 命令把数据压缩打包到用于导出目录
  docker run --rm --volumes-from mongo -v d:/backup:/backup ubuntu tar cvf /backup/backup.tar /data/

  --rm代表在容器停止后自动删除容器

最后你就可以拿着这个 backup.tar 文件去其他地方导入了。

本质其实就是用一个ubuntu镜像的临时容器映射了宿主机的两个目录(分别是要备份的文件目录以及用于导出备份文件的目录),容器中/data目录下的内容压缩放到容器下backup目录,执行完毕后到宿主机中的d:/backup就可以找到备份文件backup.tar

恢复 Volume 数据演示

• 运行一个 ubuntu 容器，挂载 mongo 容器的所有 volumes，然后读取 /backup 目录中的备份文件，解压到 /data/ 目录
  docker run --rm --volumes-from mongo -v d:/backup:/backup ubuntu bash -c "cd /data/ && tar xvf /backup/backup.tar --strip 1"

本质就是将压缩包解压回容器中的/data下

–strip 1 表示解压时去掉前面1层目录,将文件提取到当前目录而不是保留原始目录结构

CMD与ENTRYPOINT

CMD示例

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FROM ubuntu
CMD ["echo", "Hello, Docker!"]

运行时:

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docker run myimage
#输出: Hello,Docker!
#允许被覆盖:
docker run myimage "Overridden message"
# 输出: Overridden message

ENTRYPOINT示例

强制执行固定命令

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FROM ubuntu
ENTRYPOINT ["echo", "Always run this"]

运行时:

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docker run myimage
# 输出: Always run this

docker run myimage "Additional message"
# 输出: Always run this Additional message

docker run --entrypoint /bin/bash myimage -c "ls"
# 强制运行 bash，而不是 echo

CMD 和 ENTRYPOINT 组合

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FROM ubuntu
ENTRYPOINT ["echo"]
CMD ["Default message"]

运行结果:

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docker run myimage
# 输出: Default message

docker run myimage "Overridden message"
# 输出: Overridden message

使用 ENTRYPOINT 制作工具化容器

工具型容器常用 ENTRYPOINT 设计成不可替换的行为。例如：

制作 curl 工具容器

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FROM curlimages/curl
ENTRYPOINT ["curl"]

运行时:

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docker run mycurl -X GET https://example.com

Alias创建别名

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alias mytool="docker run --rm -v $(pwd):/data my-image"

添加到 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc 中，使其在每次启动终端时生效。

如果经常使用docker容器中的命令,也可以创建一个函数来简化操作,如:

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binarychat() {
    docker run -v $(pwd):/app -e OPENAI_API_KEY="glhf_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" binarychat "$@"
}

一个C++开发环境的Dockerfile

Dockerfile -> 镜像 ->容器

编写Dockerfile

目录下新建Dockerfile文件

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# 基础镜像
FROM ubuntu:20.04
# 基础镜像设置为ARM架构的Ubuntu镜像
#FROM arm64v8/ubuntu:20.04

#这个LABEL元数据用于标识镜像的版本或其他相关信息
LABEL key="1.0"
#指定维护者或创建者的联系信息
LABEL maintainer="zeroko12@foxmail.com"


# 下面命令正确地设置了时区为亚洲/上海（Asia/Shanghai）。这将确保容器在中国的时区中运行，并且在构建过程中不会有交互式提示。
# 以下是命令的说明：
# ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive: 这个命令设置环境变量 DEBIAN_FRONTEND 的值为 noninteractive，以避免在包管理操作期间出现交互式提示。
# ENV TZ=Asia/Shanghai: 这个命令设置环境变量 TZ 的值为 Asia/Shanghai，即将时区设置为中国的上海时区。
# RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone: 这个命令在容器中运行，并执行两个操作：
# ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime: 它将 /usr/share/zoneinfo/$TZ 软链接到容器内的 /etc/localtime，以将时区设置为指定的时区。
# echo $TZ > /etc/timezone: 它将指定的时区值写入 /etc/timezone 文件，以持久化保存时区设置。
# 这样，当您构建和运行 Docker 镜像时，容器将使用亚洲/上海时区进行操作。
ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive 
ENV TZ=Asia/Shanghai
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone

# 更新
RUN apt-get update

# 该命令用于在一个 Docker 容器中安装多个软件包，以支持软件开发和调试的常见需求。让我逐个解释这些软件包的作用：
# build-essential: 提供构建软件所需的基本工具和库，包括编译器、构建工具和标准 C 库等。
# cmake: 一个跨平台的构建工具，用于管理和构建 C/C++ 项目。
# git: 版本控制系统，用于跟踪和管理代码的变更。
# openssh-server: SSH 服务器，用于远程登录和文件传输。
# gdb: GNU 调试器，用于调试程序。
# pkg-config: 用于获取编译和链接软件包所需的元数据信息。
# valgrind: 用于内存调试、性能分析和程序错误检测的工具。
# systemd-coredump: 用于管理系统崩溃时生成的核心转储文件。
# -y表示当系统要求我们安装软件包时接受 "是"。
RUN apt-get install -y build-essential cmake git openssh-server gdb pkg-config valgrind systemd-coredump 

#如果要配置vcpkg(不确定可行性)
RUN git clone https://github.com/microsoft/vcpkg.git /usr/local/vcpkg \
    && /usr/local/vcpkg/bootstrap-vcpkg.sh
# 设置vcpkg环境变量
ENV VCPKG_ROOT /usr/local/vcpkg
ENV PATH ${VCPKG_ROOT}:${PATH}

构建镜像

执行下面命令构建docker镜像

docker build -t 镜像名 .

docker build: 这是 Docker 命令的一部分，用于构建 Docker 镜像。

• -t 镜像名: -t 参数用于指定构建的镜像的标签（tag）。可以根据需要自行更改。
• .: 这表示 Dockerfile 的路径，. 表示当前目录。Dockerfile 是一个包含构建指令的文本文件，它定义了如何构建 Docker 镜像。

使用这个命令，您可以在当前目录中的 Dockerfile 中定义的环境中构建一个名为 镜像名 的 Docker 镜像。Docker 将按照 Dockerfile 中指定的指令执行构建过程，并生成一个可用的镜像。

确认镜像构建成功: docker images 如果可以看到前面指定的镜像名,则构建成功

容器中运行镜像

在容器中运行镜像: docker run --name cpp_tutorials_container -v /Users/hejun/project/cpp_tutorials:/cpp_tutorials -it 镜像名

• docker run: 这是 Docker 命令的一部分，用于在容器中运行镜像。

• --name 容器名: --name 参数用于指定容器的名称。可以根据需要自行更改。

• -v /Users/hejun/project/cpp_tutorials:/cpp_tutorials: -v 参数用于将主机的目录（/Users/hejun/project/cpp_tutorials）与容器内部的目录（/cpp_tutorials）进行挂载（映射）。这样可以在容器内访问主机上的文件和目录。

  这使得容器内的操作可以访问主机上的文件和目录，方便在开发环境中共享和处理代码。

• -it: -i 和 -t 参数一起使用，以交互模式运行容器，并分配一个终端（TTY）以便与容器进行交互。

• 镜像名: 这是要运行的镜像的名称。 使用这个命令，您可以在一个新的容器中运行名为指定镜像名的镜像。容器将会创建，并在交互模式下启动，您可以在容器的终端中执行命令和操作。

查看容器

docker ps

进入正在运行的容器

docker start -i 容器名

运行docker配置项

• Ports 左边为在宿主机上访问的端口,右边一般不需要填写,因为这是应用程序默认暴露的端口

• Volumes 卷,可以将容器的目录挂到容器的应用目录下,通常:

  如果是使用这种方式,修改文件可以立即生效,最多也就是重启容器就可以生效

  • Host path 本地的路径
  • Container path 容器内的路径

• Environment variables 环境变量,表示可以配置docker环境中的环境变量

  注意,环境变量的设置需要停止并删除现有容器,然后重新创建容器

  • Variable 环境变量的名
  • Value 环境变量的值

K8S

Docker Compose和Kubernetes（通常简写为k8s）都是用于容器编排的工具，但它们的用途不同，适用于不同的环境。

• Docker Compose是一个工具，允许您定义和运行多个容器的Docker应用程序。它主要用于开发和测试环境，您需要在单个主机上运行多个互连的容器。Docker Compose使用YAML文件定义应用程序所需的服务、网络和卷。
• Kubernetes是一个容器编排平台，自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它设计用于生产环境，在这种环境中，您需要在一个机器集群上运行容器。Kubernetes提供自动扩展、自愈和滚动更新等功能，以确保应用程序的可靠性和可扩展性。

• Docker Compose更适用于本地开发和测试
• Kubernetes更适用于在生产环境中部署和管理容器化应用程序。