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Docker虚拟化管理：30分钟教你学会用Docker

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本文字数： 11k 阅读时长 ≈ 10 分钟

关于Docker的官方介绍网上太多了我就不贴了，就实际体验来说Docker可以极大的简化环境搭建及服务部署的操作流程，大大降低部署的时间成本，解放你的双手。

本文不会深入讲解Docker底层架构及运行原理，也不会有一堆架构图贴在这里。该篇旨在让你以最快的速度学会使用Docker，关于Docker的架构及其底层的一些知识，你可以在学会Docker的基本使用之后再去了解。开门见山讲架构聊底层有点容易让人犯迷糊，但在使用Docker之前你至少应该了解他的三大核心组件：仓库、镜像和容器，以及他们之前的关系。本文将通过一个MySQL示例带你了解并使用Docker，待你对Docker有一个基本了解后你再回头去看他的体系架构会容易理解。

三大核心组件

仓库：仓库是集中存储镜像的地方，我们本地安装Docker之后，需要从仓库中拉取镜像。可以类比于Maven，有公有仓库和私有仓库之分。

镜像：是一个Linux的文件系统，它里面存放着可以再Linux内核中运行的程序及其数据。

容器：是镜像创建的运行实例，可以把它理解为一个精简版的Linux系统，里面运行着镜像里的程序。

为了更好的让你理解这三者的关系，我打一个不恰当但很形象的比方，镜像就相当于你weixin.exe文件，容器相当于你安装好的微信程序，微信程序（容器）需要你的weixin.exe文件（镜像）来安装（创建），那么仓库就相当于应用商店了，你可以从商店下载你要的.exe文件（镜像）。

微信程序安装完成后你可以选择运行或者关闭，Docker容器一样可以运行和停止，微信程序你可以从系统卸载，Docker容器你同样可以选择删除。

但有一点不同的地方是，weixin.exe文件安装完成你就可以删除了，它和你的微信程序并没有关系，删掉安装文件不影响你微信程序的运行。但是镜像不同，如果有容器正在使用这个镜像，那么这个镜像是不能删除的（删除时会报Error不让你删）。

安装Docker

CentOS安装Docker要求：

  1. 必须是64位操作系统
  2. 内核版本在3.8以上

你可以通过uname -r查看你的系统内核：

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[root@localhost ~]# uname -r
3.10.0-1062.18.1.el7.x86_64
[root@localhost ~]#

yum方式安装：

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yum install docker -y

安装完成你可以通过docker version查看你的docker版本信息：

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[root@localhost ~]# docker version
Client:
 Version:         1.13.1
 API version:     1.26
 Package version: docker-1.13.1-109.gitcccb291.el7.centos.x86_64
 Go version:      go1.10.3
 Git commit:      cccb291/1.13.1
 Built:           Tue Mar  3 17:21:24 2020
 OS/Arch:         linux/amd64

Server:
 Version:         1.13.1
 API version:     1.26 (minimum version 1.12)
 Package version: docker-1.13.1-109.gitcccb291.el7.centos.x86_64
 Go version:      go1.10.3
 Git commit:      cccb291/1.13.1
 Built:           Tue Mar  3 17:21:24 2020
 OS/Arch:         linux/amd64
 Experimental:    false
 [root@localhost ~]#

看到如上的信息说明你的Docker安装成功，你可以用 docker info 命令查看更详细的信息。

一些常用命令：

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#启动docker
service docker start
#停止docker
service docker stop
#重启docker
service docker restart

# 开启Docker开机自启
systemctl enable docker
# 关闭Docker开机自启
systemctl disable docker

配置镜像加速

为了更愉快的使用Docker你可能还需要配置镜像加速，可以类比于Maven的私服，使用国内的镜像仓库能让你更快的拉取镜像。

执行vim /etc/docker/daemon.json，修改为如下配置：

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{
    "registry-mirrors":[
        "https://reg-mirror.qiniu.com/",
        "https://hub-mirror.c.163.com/"
    ]
}

重新加载配置及重启Docker服务：

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systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

执行docker info你可以看到镜像仓库配置已经生效了。

拉取镜像

Docker安装和配置都搞定了，现在你要从仓库下载镜像了，这里以 MySQL 5.7 为例：

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# 5.7为版本号，你也可以安装其他版本
docker pull mysql:5.7

拉取MySQL5.7镜像

拉取成功后通过docker images命令查看本地镜像：

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[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
docker.io/mysql     5.7                 f965319e89de        3 hours ago         448 MB
[root@localhost ~]#

创建容器

有了镜像，你需要用它创建一个容器才能运行，创建并运行MySQL容器：

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docker run -d -p 3306:3306 --name mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql:5.7

命令参数说明（后面会有更加详细的说明）：
-d：后台运行
-p：端口映射，前面的为宿主机端口，后面的为容器端口，这里我将宿主机的3306端口指向了容器的3306端口
–name：为启动的容器命名
-e：指定容器内的环境变量，这里指配置MySQL的Root用户密码为：123456

执行成功后会返回容器ID，查看已创建的容器：docker ps -a

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[root@localhost ~]# docker run -d -p 3306:3306 --name mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql:5.7
8e1cd060075db23c61cb31cecb3a3321df92cf56ea7086476cc21e8709382d19
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                               NAMES
8e1cd060075d        mysql:5.7           "docker-entrypoint..."   3 seconds ago       Up 1 second         0.0.0.0:3306->3306/tcp, 33060/tcp   mysql
[root@localhost ~]#

可以看到刚才创建的MySQL容器已经在运行了，现在你可以通过${IP}:3306连接MySQL数据库了（记得放行端口或者关闭防火墙）。

挂载目录

通过上面的步骤，你已经通过Docker运行起你的第一个容器MySQL了，而且你也能通过宿主机的端口连接到容器中的MySQL。但这样做还不是很安全，关于这个我们要先简单了解一下容器和宿主机之间的关系。

容器内和宿主机的文件系统是独立的（虽然整个容器也是以文件的形式存放在宿主机的某个目录上的），包括他们之间的网络，也是独立的。刚才运行的MySQL容器有一个 -p 3306:3306 的参数，这个参数就是映射宿主机和容器之间的端口的，你也可以配置成比如 -p 1234:3306 ，这样你通过访问宿主机的1234端口就能访问到容器的3306端口。

那么再回到文件系统，容器本身也是一个精简版的Linux系统，只不过他运行在宿主机上依赖于宿主机的硬件。容器内部也是有着一套独立的文件系统的，且随着容器的删除，所有存在于容器内的所有文件都将被清除。刚才我们创建的那个MySQL容器，只要我们删除容器，数据库里的所有数据都将清除，这显然不是我们想看到的。

Docker的run命令提供了一个-v的参数，允许我们容器内部目录挂载为宿主机的本地目录，这样容器内的程序在操作这个目录时，其实操作的是宿主机的目录。那么我们可以把程序运行的关键数据挂载到宿主机上的目录，比如MySQL的数据库文件，程序运行的日志文件等等。这样一来当我们在删除容器时，因为这些目录是存在于宿主机的，所以不会随着容器一起删除，从而实现了容器数据的持久化。

还是以刚才的MySQL容器为例，我们先删掉刚才的容器：

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# mysql为容器名称，也可以是容器ID，通过 docker ps -a 查看容器信息
docker stop mysql
docker rm mysql

接着用下面的命令创建并运行MySQL容器，增加了一个 -v 参数：

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# 在宿主机创建挂载目录
mkdir -p /usr/local/mysql/conf
mkdir -p /usr/local/mysql/logs
mkdir -p /usr/local/mysql/data
# 创建并运行容器
docker run -p 3306:3306 --name mysql \
-v /usr/local/mysql/conf:/etc/mysql \
-v /usr/local/mysql/logs:/var/log/mysql \
-v /usr/local/mysql/data:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-d mysql:5.7

-v /usr/local/mysql/data:/var/lib/mysql

表示将宿主机的 /usr/local/mysql/data 目录挂载到容器内的 /var/lib/mysql 目录，那么容器内的MySQL程序操作的数据实际上是写入了宿主机的 /usr/local/mysql/data 目录了，其他两项同理。

这里挂载的三个目录分别为数据库运行的配置、日志和数据，也是MySQL程序最重要的数据，即便这个容器删除了，只要这些数据还在，我们就能通过重新创建容器恢复全部数据。

而且这样挂载以后，我们无需进入容器，直接在宿主机操作这几个目录里的文件就能同步体现到容器内部，比如修改一些配置，导出数据之类的，不用进入容器直接在宿主机操作即可。

用以上命令运行容器之后，在你的宿主机的/usr/local/mysql/data 目录就能看到MySQL运行生成的数据库文件了：

容器内MySQL运行后生成的数据文件，已经挂载到宿主机上了

Docker的数据卷挂载（我习惯称之为挂载目录）功能非常重要，我们运行的任何程序都有需要持久化的数据，如果这些数据直接放在容器内部是非常不安全的。而且挂载目录还可以实现直接在宿主机操作容器内的数据，也能做到容器间的数据共享，用Docker一定要养成挂载重要数据到宿主机的习惯。

错误排查

上面这个命令是直接后台运行容器的，如果需要调试可以把 -d 参数修改为 -it 参数以在前台运行，在某些情况下你很可能会遇到类似于下面这些错误（可以通过前台运行查看到）：

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chown: changing ownership of '/var/lib/mysql/': Permission denied
# 或者
mysqld: Can't create/write to file '/var/lib/mysql/is_writable' (Errcode: 13 - Permission denied)

如果出现上述问题，那么你需要关闭SELINUX，方法如下：

  1. 临时关闭：setenforce 0

  2. 永久关闭：vim /etc/selinux/config，修改 SELINUX 的值为 disabled 然后重启机器即可，看图：

修改SELINUX配置

再次运行容器就能看到成功提示了。

常用命令

通过上面的示例基本已经知道了Docker是怎样工作的，下面是一些基本命令，包括最常用的目录挂载功能等命令说明：

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docker version|info
# 显示Docker信息，常用于查看Docker版本或检测Docker是否正确安装。

docker images
# 列出机器上的镜像(images)及信息：REPOSITORY、TAG、IMAGE ID、CREATED、SIZE。
# IMAGE ID列其实是缩写，要显示完整则带上--no-trunc选项。
# -a 列出本地所有的镜像（含中间映像层，默认情况下，过滤掉中间映像层）
# -no-trunc 显示完整的镜像信息
# -q 静默模式，只显示镜像ID

docker search tomcat
# 在docker index中搜索image，搜索的范围是官方镜像和所有个人公共镜像。NAME列的 / 后面是仓库的名字。

docker pull tomcat
# 从docker registry server 中下拉image或repository。
# 语法：docker pull [OPTIONS] NAME[:TAG|@DIGEST]
# -a 拉取所有 tagged 镜像
# --disable-content-trust 忽略镜像的校验,默认开启
# 上面的命令没有指定参数，在docker v1.2版本及以前，会下载官方镜像的tomcat仓库里的所有镜像
# 而从v.13开始只会下载tag为latest的镜像，也可以明确指定具体的镜像
# 如：docker pull tomcat:8，后面的8为tomcat版本tag。

docker run -d --name tomcat -p 8081:8080 tomcat:8
# 启动容器，语法为：docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]
# -d 后台运行容器，并返回容器ID，不使用-d我们会看到tomcat启动日志，此时Ctrl+C容器会停止运行。
# -e 指定容器内的环境变量
# -name 指定容器的名称，如果不指定docker会帮我们取一个名字。
# -p 端口映射，宿主机端口:容器端口，上面我们就将宿主机的8081映射到容器的8080端口
# 	此时我们访问宿主机的ip：8081就能访问容器内的tomcat了。
# -i 以交互模式运行容器，通常与 -t 同时使用。
# -t 为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用
# -v 目录挂载，本地目录:容器目录

docker ps
# 查看容器的信息，默认显示当前正在运行中的容器
# -a 查看所有容器
# -l 显示最新启动的一个容器（包括已停止的）

docker start|stop|restart CONTAINER_ID
# 启动/停止/重启容器，需要用到容器ID，可以使用docker ps -a 查看所有容器的ID。

docker attach CONTAINER_ID|NAME
# 进入容器，后面跟容器ID或者NANE，可以使用docker ps -a 查看所有容器的ID。
# 可以认为这是一个过时的命令，更多的docker用户会考虑使用docker exec来实现相同的功能
# 但是出于docker官方并没有删除这个命令，我们还是有必要学习一下的。
# 进入容器后输入exit命令可以退出，同时容器停止运行，如若想退出但不停止容器，可以用快捷键Ctrl+P+Q退出。

docker exec -i -t CONTAINER_ID|NAME /bin/bash
# 进入容器，推荐使用这种方式。
# 语法：docker exec [OPTIONS] CONTAINER COMMAND [ARG...]
# -i 以交互模式运行容器，通常与 -t 同时使用。
# -t 为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用
# 示例：docker exec -it mycentos /bin/sh /root/start.sh
# 上面这条命令表示在容器 mycentos 中以交互模式执行容器内 /root/start.sh 脚本

docker rm CONTAINER_ID|NAME
# 删除一个或多少容器，如：docker rm $(docker ps -a -q)，为删除所有停止的容器
# -l 移除容器间的网络连接，而非容器本身
# -v 删除与容器关联的卷
# -f 通过SIGKILL信号强制删除一个运行中的容器

docker rmi CONTAINER_ID|NAME
# 删除本地一个或多少镜像
# -f 强制删除；
# --no-prune 不移除该镜像的过程镜像，默认移除；

docker build
# 使用 Dockerfile 创建镜像，语法：docker build [OPTIONS] PATH | URL | -
# -f 指定要使用的Dockerfile路径
#  -t,--tag 指定镜像的名字及标签：name:tag或者name，可以在一次构建中为一个镜像设置多个标签

Dockerfile

Dockerfile 是一个用来构建镜像的文本文件，文本内容包含了一条条构建镜像所需的指令和说明。

初学者一开始可不必关注Dockerfile，待你熟悉Docker的整个体系结构及其运行方式后，再回头看这个就会一目了然了。

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FROM
# 指定基础镜像，必须为第一个命令
    FROM <image>
    FROM <image>:<tag>
    FROM <image>@<digest>
# 示例
    FROM docker.io/centos:latest
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MAINTAINER
# 维护者信息
    MAINTAINER <name>
# 示例
    MAINTAINER guitu "xianjian-mail@qq.com"
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RUN
# 用于在镜像容器中执行命令，其有以下两种命令执行方式
#shell执行
    RUN <command>
#exec执行
    RUN ["executable", "param1", "param2"]
#示例
    RUN apk update
    RUN ["executable", "param1", "param2"]
    RUN ["/etc/execfile", "arg1", "arg1"]
# RUN指令创建的中间镜像会被缓存，并会在下次构建中使用。
# 如果不想使用这些缓存镜像，可以在构建时指定--no-cache参数，如：docker build --no-cache
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ADD 
# 将当前目录下的文件复制到容器中，tar类型文件会自动解压(网络压缩资源不会被解压)，可以访问网络资源，类似wget
    ADD <src>... <dest>
    ADD ["<src>",... "<dest>"]
    # 第二中形式用于支持包含空格的路径
# 示例
    ADD hom* /mydir/          # 添加所有以"hom"开头的文件
    ADD hom?.txt /mydir/      # ? 替代一个单字符,例如："home.txt"
    ADD test relativeDir/     # 添加 "test" 到 `WORKDIR`/relativeDir/
    ADD test /absoluteDir/    # 添加 "test" 到 /absoluteDir/
# <src>可以是Dockerfile所在目录的一个相对路径，也可以是一个URL，还可以是一个tar文件（会自动解压为目录）
# 如果文件或目录不与Dockerfile在同一目录会提示 no such file or directory
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COPY
# 功能类似ADD，但是是不会自动解压文件，也不能访问网络资源
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CMD
# 构建容器后调用，也就是在容器启动时才进行调用。
    CMD ["executable","param1","param2"] (执行可执行文件，优先)
    CMD ["param1","param2"] (设置了ENTRYPOINT，则直接调用ENTRYPOINT添加参数)
    CMD command param1 param2 (执行shell内部命令)
# 示例
    CMD echo "This is a test." | wc -
    CMD ["/usr/bin/wc","--help"]
# CMD不同于RUN，CMD用于指定在容器启动时所要执行的命令，而RUN用于指定镜像构建时所要执行的命令。
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ENTRYPOINT
# 配置容器，使其可执行化。配合CMD可省去"application"，只使用参数。
    ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] (可执行文件, 优先)
    ENTRYPOINT command param1 param2 (shell内部命令)
#示例
    FROM ubuntu
    ENTRYPOINT ["top", "-b"]
    CMD ["-c"]
# ENTRYPOINT与CMD非常类似，不同的是通过docker run执行的命令不会覆盖ENTRYPOINT，而docker run命令中指定的任何参数，都会被当做参数再次传递给ENTRYPOINT。
# Dockerfile中只允许有一个ENTRYPOINT命令，多指定时会覆盖前面的设置，而只执行最后的ENTRYPOINT指令。
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LABEL
# 用于为镜像添加元数据
    LABEL <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> ...
# 示例
    LABEL version="1.0" description="这是一个Web服务器" by="IT笔录"
# 使用LABEL指定元数据时，一条LABEL指定可以指定一或多条元数据，指定多条元数据时不同元数据之间通过空格分隔。
# 推荐将所有的元数据通过一条LABEL指令指定，以免生成过多的中间镜像。
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ENV
# 设置环境变量
    ENV <key> <value>  
    # <key>之后的所有内容均会被视为其<value>的组成部分，因此，一次只能设置一个变量
    ENV <key>=<value> ...  
    # 可以设置多个变量，每个变量为一个"<key>=<value>"的键值对
    # 如果<key>中包含空格，可以使用\来进行转义，也可以通过""来进行标示；另外，反斜线也可以用于续行
# 示例
    ENV JAVA_HOME /docker/jdk
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VOLUME
# 用于指定持久化目录
    VOLUME ["/path/to/dir"]
# 示例
    VOLUME ["/data"]
    VOLUME ["/var/www", "/var/log/apache2", "/etc/apache2"]
# 一个卷可以存在于一个或多个容器的指定目录，该目录可以绕过联合文件系统，并具有以下功能：
    # 卷可以容器间共享和重用
    # 容器并不一定要和其它容器共享卷
    # 修改卷后会立即生效
    # 对卷的修改不会对镜像产生影响
    # 卷会一直存在，直到没有任何容器在使用它
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WORKDIR
# 工作目录，类似于cd命令
    WORKDIR /path/to/workdir
# 示例
    WORKDIR /a  (这时工作目录为/a)
    WORKDIR b  (这时工作目录为/a/b)
    WORKDIR c  (这时工作目录为/a/b/c)
# 通过WORKDIR设置工作目录后，Dockerfile中其后的命令RUN、CMD、ENTRYPOINT、ADD、COPY等命令都会在该目录下执行。
# 在使用docker run运行容器时，可以通过-w参数覆盖构建时所设置的工作目录。
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USER
# 指定运行容器时的用户名或 UID，后续的 RUN 也会使用指定用户。
# 使用USER指定用户时，可以使用用户名、UID或GID，或是两者的组合。
# 当服务不需要管理员权限时，可以通过该命令指定运行用户。并且可以在之前创建所需要的用户
　　USER user
　　USER user:group
　　USER uid
　　USER uid:gid
　　USER user:gid
　　USER uid:group
# 示例
　　USER www
# 使用USER指定用户后，Dockerfile中其后的命令RUN、CMD、ENTRYPOINT都将使用该用户。
# 镜像构建完成后，通过docker run运行容器时，可以通过-u参数来覆盖所指定的用户。
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ARG
# 用于指定传递给构建运行时的变量
    ARG <name>=[<default value>]
# 示例
    ARG site
    ARG build_user=www
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ONBUILD
# 用于设置镜像触发器
　　ONBUILD [INSTRUCTION]
# 示例
　　ONBUILD ADD . /app/src
　　ONBUILD RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src
# 当所构建的镜像被用做其它镜像的基础镜像，该镜像中的触发器将会被钥触发

构建镜像

了解了上面的命令之后，我们可以尝试着创建我的第一个自制镜像了，以下是我的Dockerfile示例：

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#使用的基础镜像
FROM docker.io/centos:latest
#作者信息
MAINTAINER guitu "xianjian-mail@qq.com"
#安装SVN
RUN yum install -y subversion
#添加JAVA环境，下方的文件请换成你Dockerfile目录下的文件，压缩包在构建镜像时会自动解压
ADD jdk-8u231-linux-x64.tar.gz /docker/
ADD apache-tomcat-8.0.53.tar.gz /docker/
#添加环境变量
ENV JAVA_HOME /docker/jdk1.8.0_231
ENV TOMCAT_HOME /docker/apache-tomcat-8.0.53
ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$TOMCAT_HOME/bin
#指定工作目录
WORKDIR /docker/apache-tomcat-8.0.53
#暴露8080端口
EXPOSE 8080
#启动时运行tomcat
CMD ["bin/startup.sh && tail -f logs/catalina.out"]

通过Dockerfile创建镜像：

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docker build -t mytomcat8:v0.1 .

通过Dockerfile文件构建镜像完成。

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