Docker课程：新手入门指南

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言并遵从 Apache 2.0 协议授权发布。Docker 使开发者能够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。

Docker 具有以下优势：

• 轻量级虚拟化：Docker 容器运行在宿主机内核上，共享文件系统和内核，这使得容器比虚拟机更加轻量级。
• 资源隔离：通过 Namespace 和 Cgroups 实现资源隔离，为容器提供了一个相对独立的运行环境。
• 可移植性：容器化的应用可以轻松地在任何环境之间迁移，无需依赖特定的硬件或操作系统。
• 高效部署：通过容器化，应用部署变得更加快速和高效，可以实现秒级启动和停止。

资源使用

• 虚拟机使用的是完整的操作系统，因此资源使用相对较高；而容器共享宿主机的操作系统资源，资源使用效率远高于虚拟机。

启动速度

• 虚拟机启动时间较长，而容器启动速度接近于直接运行进程，可实现秒级启动。

隔离性

• 虽然容器之间共享内核，但通过命名空间和 cgroups 仍然可以实现良好的隔离；虚拟机则提供了完全的隔离环境，包括独立的操作系统和文件系统。

在不同系统上安装 Docker

Windows

Windows 用户需要通过 Docker Desktop 来安装 Docker。请访问 Docker 官网 下载并安装适用于 Windows 的 Docker Desktop。

macOS

macOS 用户同样通过 Docker Desktop 安装，访问 Docker 官网 下载并安装适用于 macOS 的 Docker Desktop。

Linux

Linux 用户可以通过包管理器安装 Docker。例如，在基于 Debian 的系统（如 Ubuntu）上，可以使用以下命令安装：

sudo apt-get update
sudo apt-get install docker.io

对于基于 RPM 的系统（如 CentOS），可以使用：

sudo yum install docker

安装完成后，确保 Docker 正在运行：

sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

Docker Compose 的安装与基本用法

Docker Compose 用于定义和运行多容器 Docker 应用。对 Linux 用户，可以通过以下命令安装 Docker Compose 至个人目录：

sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.29.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

创建和管理 Docker 仓库

Docker Hub 是一个公共仓库，用于存储和分发 Docker 镜像。用户可以通过 Docker CLI 命令 docker pull 下载镜像，例如：

docker pull nginx

要创建和管理自己的 Docker 仓库，可以使用 Docker CLI 的 docker build 和 docker push 命令。首先，创建一个名为 Dockerfile 的文件，其中包含构建镜像的指令：

FROM ubuntu:latest
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y nginx

然后在项目目录中构建镜像：

docker build -t my-nginx .

最后，将镜像推送到 Docker Hub：

docker login
docker tag my-nginx <your_dockerhub_username>/my-nginx
docker push <your_dockerhub_username>/my-nginx

从 Docker Hub 下载镜像

Docker 中的镜像是构建容器的基础。可以通过 Docker CLI 下载镜像，例如下载官方的 Nginx 镜像：

docker pull nginx

创建和管理自定义镜像

自定义镜像可根据特定需求进行构建，下面使用 Dockerfile 创建一个基础的自定义镜像：

FROM alpine:latest
RUN apk add --no-cache git
WORKDIR /app
COPY . /app
CMD ["git", "clone", "https://github.com/your/repo"]

构建该镜像：

docker build -t my-custom-image .

Dockerfile 的编写指南

遵循以下基础指令：

• FROM：指定基础镜像。
• RUN：执行命令，如安装软件或执行构建步骤。
• COPY：复制本地文件到容器。
• WORKDIR：设置工作目录。
• CMD：定义容器启动时执行的命令。
• ENTRYPOINT：定义容器启动时的执行点，此命令可被 CMD 覆盖。

例子：

FROM node:14
WORKDIR /app
COPY . /app
RUN npm install
CMD ["npm", "start"]

启动、停止、删除容器

使用 Docker CLI 可以方便地启动、停止和删除容器：

# 启动容器
docker run -d --name my-container nginx

# 查看容器
docker ps

# 停止容器
docker stop my-container

# 删除容器
docker rm my-container

容器的高级功能

环境变量、网络与端口映射

配置容器时，可以为容器配置环境变量、网络连接和端口映射以提高可配置性和可操作性：

docker run -d -p 80:80 -e MY_VAR=secret nginx

Docker 守护进程的配置与优化

Docker 守护进程的配置通常在 /etc/docker/daemon.json 文件中进行。例如，配置守护进程监听特定的网络接口和端口：

{
  "iptables": false,
  "ip": "192.168.99.100",
  "port": 2375
}

使用 Docker Compose 文件管理多容器应用

Docker Compose 文件定义了服务、网络和配置数据卷，简化了多容器应用的部署。例如：

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html

通过 docker-compose up 命令部署应用。

故障转移与负载均衡策略

利用 Docker Swarm 或 Kubernetes 等编排工具实现服务的故障转移和负载均衡。

容器编排工具：Kubernetes 基础介绍

Kubernetes（k8s）是一个高度可扩展的容器编排系统，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用。Kubernetes 的核心组件包括：Kubernetes API、Kubernetes 控制器、Kubernetes 调度器、Kubernetes 服务发现、Kubernetes 监控与日志等。

小型 Web 应用的 Docker 化流程

1. 选择基础镜像：选择合适的 Docker 镜像作为应用的基础。
2. 创建 Dockerfile：编写 Dockerfile 定义构建过程。
3. 构建镜像：使用 docker build 命令构建镜像。
4. 运行容器：使用 docker run 命令启动容器。
5. 部署与管理：使用 Docker Compose 或 Kubernetes 管理容器化应用。

使用 Docker 进行持续集成与持续部署（CI/CD）

结合 Jenkins、GitLab CI/CD 等工具，实现自动化构建、测试和部署流程，确保应用的质量和稳定性。

云服务提供商的 Docker 实例配置与优化

在如 AWS、Google Cloud、Azure 等云平台上部署 Docker 化应用时，需要考虑资源优化、安全性、网络配置和跨区域容灾等关键因素。

通过这些步骤和实践，您可以深入理解并熟练使用 Docker 进行应用的开发、部署与管理，为项目提供高效、灵活和可靠的解决方案。