Docker容器化部署入门教程

本文详细介绍了Docker容器化部署的基础概念，包括镜像、容器和仓库的核心概念，以及如何在不同操作系统上安装和配置Docker。文章还深入讲解了Docker镜像管理、容器管理、容器化部署实战和最佳实践，帮助读者全面掌握Docker容器化部署技术。Docker容器化部署能够简化软件开发、测试和部署流程，提高开发效率和应用的一致性。

什么是Docker

Docker是一种容器化技术，它允许开发者将应用程序及其依赖项打包到一个轻量级、可移植的容器中，从而实现在任何流行的操作系统上快速、一致地部署应用，无需担心环境差异带来的问题。Docker通过提供一个可移植、自包含的环境，使得软件开发、测试和部署变得更加简单、快速和一致。

Docker的核心概念

镜像（Image）

镜像是一个只读的模板，包含了一个应用程序运行时所需的所有代码、库、资源等。通过镜像可以快速创建和启动容器实例。

容器（Container）

容器是镜像的运行实例，通过Docker运行时可以启动、停止、删除容器，容器运行时从镜像中读取数据，但可以向其写入新的数据。容器相互隔离，彼此之间不会相互影响。

仓库（Repository）

仓库是存放镜像的仓库，类似于代码托管平台中的仓库，用于存储、分享和更新镜像。Docker Hub是Docker官方提供的公共镜像仓库，除此之外，还有阿里云镜像仓库、华为云镜像仓库等。

在Windows/Linux/Mac上安装Docker

在Windows、Linux和Mac系统上安装Docker的过程略有不同，但都比较简单。以下是在不同系统上安装Docker的步骤：

Windows

1. 访问Docker官网（https://www.docker.com/products/docker-desktop）下载适用于Windows的Docker Desktop。
2. 安装过程中，可以选择安装Docker CE（社区版）或Docker EE（企业版）。
3. 安装完成后，打开Docker Desktop并按照提示设置系统Docker服务。

Linux

1. 使用终端执行以下命令来安装Docker：

# 更新apt软件包
sudo apt-get update
# 安装D44
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
# 设置Docker开机自启
sudo systemctl enable docker
# 启动Docker服务
sudo systemctl start docker

Mac

1. 访问Docker官网（https://www.docker.com/products/docker-desktop）下载适用于Mac的Docker Desktop。
2. 按照提示完成Docker的安装，安装过程中可以选择安装Docker CE或Docker EE。
3. 安装完成后，打开Docker Desktop并按照提示设置系统Docker服务。

Docker安装后的环境配置与基本命令

安装完成后，可以使用以下命令检查Docker是否安装成功：

docker --version

基本的Docker命令有：

• docker images：列出本地镜像。
• docker ps：列出正在运行的容器。
• docker ps -a：列出所有容器，包括已停止的容器。
• docker run：启动一个容器。
• docker stop：停止一个运行中的容器。
• docker rm：删除一个容器。

如何拉取Docker镜像

使用docker pull命令拉取Docker镜像。例如，拉取一个最新的Ubuntu镜像：

docker pull ubuntu:latest

如何创建Docker镜像

创建Docker镜像通常有两种方法：基于Dockerfile构建和基于现有容器创建。

使用Dockerfile创建镜像

Dockerfile是一个文本文件，它包含了一条条构建镜像的指令。以下是一个简单的Dockerfile示例：

# 使用官方的Python基础镜像
FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将当前目录下的myapp.py文件复制到容器中
COPY myapp.py .

# 安装运行此应用程序所需要的库
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 暴露应用运行端口
EXPOSE 8000

# 设置环境变量
ENV NAME World

# 当容器启动时执行的命令
CMD ["python", "myapp.py"]

使用Dockerfile创建镜像：

docker build -t myapp:latest .

基于现有容器创建镜像

基于一个运行中的容器创建一个新的镜像：

docker commit <容器ID或容器名> myapp:latest

如何上传Docker镜像到仓库

将镜像上传到仓库的步骤如下：

1. 使用docker tag命令给镜像打上仓库的标签：

docker tag myapp:latest <仓库URL>/<用户名>/<镜像名>:<标签>

例如，将镜像上传到Docker Hub：

docker tag myapp:latest <用户名>/myapp:latest

1. 使用docker push命令推送镜像到仓库：

docker push <仓库URL>/<用户名>/<镜像名>:<标签>

例如：

docker push <用户名>/myapp:latest

容器的启动、停止和删除操作

创建并启动容器时，可以指定Dockerfile创建的镜像：

docker run -d --name myapp_container -p 8000:8000 myapp:latest

其中，-d表示后台运行，--name是给容器指定一个名称，-p是端口映射，将主机的8000端口映射到容器的8000端口。

停止容器：

docker stop myapp_container

删除容器：

docker rm myapp_container

容器的常用命令及使用场景

• docker logs：查看容器的日志。

docker logs myapp_container

• docker exec：进入正在运行的容器。

docker exec -it myapp_container /bin/bash

• docker top：查看容器的进程。

docker top myapp_container

• docker stats：查看容器的运行状态。

docker stats myapp_container

使用Docker部署一个简单的Web应用

首先，需要一个简单的Web应用。这里使用Flask框架创建一个简单的应用。

1. 创建一个Dockerfile：

FROM python:3.9-slim

WORKDIR /app

COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY . .

EXPOSE 5000

CMD ["python", "app.py"]

1. 创建一个简单的Flask应用app.py：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello, World!'

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

1. 创建一个简单的requirements.txt文件，包含Flask：

Flask==2.0.1

1. 构建并启动容器：

docker build -t flaskapp:latest .

docker run -d --name flaskapp -p 5000:5000 flaskapp:latest

1. 访问应用：

curl http://localhost:5000

Docker Compose配置文件编写

Docker Compose是一个用于定义和运行多容器Docker应用的工具，可以简化服务配置和部署。以下是一个更详细的Docker Compose配置文件示例，说明如何配置不同服务之间的依赖关系：

version: '3'
services:
  web:
    build: ./web
    ports:
      - "5000:5000"
    depends_on:
      - db
  db:
    image: postgres

使用Docker Swarm进行服务编排

Docker Swarm是Docker内置的容器编排工具，可以将多个Docker主机组织成一个虚拟容器群集，类似于Kubernetes。以下是一个具体的实例，说明如何使用Swarm来部署一个包含多个服务的复杂应用：

version: '3.8'
services:
  web:
    image: nginx:latest
    deploy:
      replicas: 2
      restart_policy:
        condition: on-failure
  db:
    image: postgres
    deploy:
      replicas: 1
      restart_policy:
        condition: on-failure

使用docker stack命令部署Swarm服务：

docker stack deploy -c docker-compose.yml myapp

容器化部署中的网络配置

Docker容器之间的通信可以通过以下几种方式实现：

1. 使用Docker网络：

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx:latest
    networks:
      - mynet
  db:
    image: postgres
    networks:
      - mynet
networks:
  mynet:
    driver: bridge

1. 使用端口映射：

docker run -d --name myapp -p 8000:8000 myapp:latest

容器化部署中的数据持久化

将数据持久化是容器化部署中的一个重要环节，可以通过以下几种方式实现：

1. 使用Docker卷：

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx:latest
    volumes:
      - mydata:/app/data
volumes:
  mydata:

1. 使用外部存储：

docker run -d --name myapp -v /host/path:/container/path myapp:latest

容器化部署的安全注意事项

在容器化部署中，安全性是一个非常重要的考虑因素。以下是一些关键的安全注意事项：

1. 使用最小权限镜像：尽量使用官方的最小化镜像，并对镜像中的应用进行安全设置。

2. 避免在容器中运行root用户：如果可能，不要以root用户运行容器中的应用。

3. 隔离网络：使用Docker提供的网络功能，将不同应用的网络隔离开来。

4. 安全更新和补丁：确保所有的镜像和应用都保持最新，及时安装更新和补丁。

5. 安全扫描：使用工具如Clair等对镜像进行安全扫描，确保镜像的安全性。

例如，以下是一个安全的Dockerfile示例：

FROM python:3.9-slim
RUN useradd -r -s /bin/false appuser
USER appuser
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . .
EXPOSE 8000
CMD ["python", "app.py"]

通过以上介绍，你已经掌握了Docker的基本概念、环境搭建、镜像管理、容器管理以及容器化部署的最佳实践，为后续的深入学习打下了坚实的基础。