Docker课程：新手入门与初级应用教程

本文详细介绍了Docker课程的基础知识和应用方法，涵盖了Docker的安装、基本概念、常用命令、创建与管理Docker镜像，以及网络配置和数据卷的使用。通过实际案例演示了如何使用Docker来运行Web应用和数据库服务，帮助读者快速掌握Docker课程中的关键技能和操作步骤。

Docker是什么

Docker 是一个开源的容器化平台，它通过提供一致的开发、构建、部署和管理应用程序的环境，使得应用程序能够在几乎任何环境中运行。Docker 通过在操作系统层实现虚拟化，使用称为容器的技术来封装应用程序及其依赖项，这样可以确保应用程序在不同的环境中具有相同的行为。

Docker的优势

Docker 具有以下主要优点：

• 可移植性：应用程序可以在各种不同的操作系统环境之间轻松移植。
• 一致性：开发环境和生产环境保持一致，避免“在我的机器上运行良好”的问题。
• 资源利用率：由于容器使用操作系统级别的虚拟化，它们比传统的虚拟机更加轻量级，对系统的资源消耗更低。
• 快速部署：容器可以瞬间启动和停止，使得应用部署更加迅速。
• 版本控制：镜像可以被创建、存储和分发，类似于软件版本控制。

Docker的安装方法

Docker 的安装过程依赖于你的操作系统。以下是如何在不同的操作系统上安装 Docker 的简要说明：

安装 Docker Community Edition (CE)

• Linux: 你可以通过以下命令安装 Docker。

  # 更新包列表
  sudo apt-get update
  # 安装 Docker
  sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
  # 验证 Docker 是否安装成功
  sudo docker --version

• Windows: 你可以从 Docker 官方网站直接下载 Windows 版本的 Docker 安装包。

  • Docker for Windows 安装包下载页面
  • 按照下载页面上的指示完成安装。
• macOS: Docker 也提供了一个方便的 macOS 安装包。
  • Docker for Mac 安装包下载页面
  • 按照下载页面上的指示完成安装。

安装完成后，你可以通过命令行验证 Docker 是否正确安装：

docker --version

镜像（Image）

镜像是 Docker 容器的基础。镜像可以看作是一组文件的集合，其中包含了应用程序的依赖、运行环境等所有所需信息。镜像可以通过 Docker 的命令行工具创建，或者从 Docker Hub（一个公共的注册表仓库）下载。

创建一个新的镜像

# 基于官方的 Ubuntu 镜像创建一个新的镜像
docker pull ubuntu:latest
docker run -it ubuntu:latest /bin/bash

容器（Container）

容器是镜像的运行实例。容器提供了独立的运行环境，包括操作系统、库、文件系统等。每个容器都是从一个镜像创建的，并且可以独立启动、停止、删除。

启动一个新的容器

# 启动一个新的 Ubuntu 容器
docker run -it ubuntu:latest /bin/bash

仓库（Repository）

仓库是一个存放镜像的地方，可以理解为一个大仓库，里面存放了各种各样的镜像。Docker Hub 是一个官方的公共镜像仓库，用户可以从 Docker Hub 下载官方镜像，也可以上传自己构建的镜像到 Docker Hub。

下载官方镜像

# 从 Docker Hub 下载 Ubuntu 的最新镜像
docker pull ubuntu:latest

搜索镜像

用户可以通过 Docker Hub 搜索镜像，并根据需要下载到本地。例如，搜索 MySQL 镜像：

docker search mysql

拉取镜像

用户可以使用 docker pull 命令下载已有的镜像。例如，下载官方 MySQL 镜像：

docker pull mysql:latest

创建容器

用户可以使用 docker run 命令来创建一个新的容器并启动它。例如，创建一个新的 MySQL 容器：

docker run -d --name my-mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw mysql:latest

参数说明

• -d：以分离模式运行容器，即后台运行
• --name my-mysql：指定容器的名字
• -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw：设置环境变量，这里设置 MySQL 的 root 密码
• mysql:latest：指定使用的镜像名

运行容器

用户可以使用 docker start 命令启动已经创建的容器。例如，启动之前创建的 MySQL 容器：

docker start my-mysql

交互式登录容器

如果需要进入容器执行命令，可以使用 docker exec 命令进入正在运行的容器。例如，进入 MySQL 容器并执行 MySQL 命令：

docker exec -it my-mysql mysql -u root -p

编写Dockerfile

Dockerfile 是一个文本文件，包含了构建 Docker 镜像的所有指令。它描述了如何将一个基础镜像逐步构建为最终的应用镜像。

Dockerfile示例

# 使用官方的 Python 镜像作为基础镜像
FROM python:3.8-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将当前目录下的 Python 应用代码复制到容器中
COPY . /app

# 设置环境变量
ENV PYTHONUNBUFFERED=1

# 安装依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 暴露容器运行时使用的端口
EXPOSE 8000

# 定义运行容器时要执行的命令
CMD ["python", "app.py"]

构建Docker镜像

使用 docker build 命令来构建 Docker 镜像。例如，使用上面的 Dockerfile 构建一个新的镜像：

docker build -t my-python-app:latest .

参数说明

• -t：为构建的镜像指定标签
• my-python-app:latest：镜像名称和版本标签
• .：Dockerfile 所在的目录

推送镜像到仓库

使用 docker push 命令将镜像上传到 Docker Hub 或其他私有仓库。

推送镜像

docker push my-python-app:latest

Docker网络配置

Docker 提供了多种网络模式来连接容器，常见的有 host、bridge 和 overlay 网络等。

创建并连接容器到一个自定义网络

# 创建一个自定义网络
docker network create my-net

# 创建并连接到该网络的容器
docker run -d --name my-nginx --network my-net -p 8080:80 nginx:latest

参数说明

• docker network create my-net：创建一个新的网络，命名为 my-net
• --network my-net：将容器连接到指定的网络
• -p 8080:80：将容器内的 80 端口映射到主机的 8080 端口

数据卷的使用

数据卷是 Docker 容器的数据持久化解决方案。数据卷可以存储容器内的数据，并且这些数据不会随着容器的删除或重建而丢失。

创建并挂载数据卷

# 创建一个名为 my-volume 的数据卷
docker volume create my-volume

# 启动一个容器，并将本地数据卷挂载到容器内
docker run -d --name my-nginx -v my-volume:/data nginx:latest

参数说明

• docker volume create my-volume：创建一个新的数据卷，命名为 my-volume
• -v my-volume:/data：将容器内的 /data 目录挂载到数据卷 my-volume

运行Web应用

你可以使用 Docker 来运行一个简单的 Python Flask Web 应用。以下是一个简化的示例。

创建 Flask 应用

# app.py
from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello():
    return "Hello, World!"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0', port=8080)

创建 Dockerfile

# 使用官方的 Python 镜像作为基础镜像
FROM python:3.8-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将当前目录下的 Python 应用代码复制到容器中
COPY . /app

# 设置环境变量
ENV FLASK_APP=app.py

# 暴露容器运行时使用的端口
EXPOSE 8080

# 定义运行容器时要执行的命令
CMD ["flask", "run", "--host=0.0.0.0"]

构建并运行容器

# 构建 Docker 镜像
docker build -t my-flask-app:latest .

# 运行 Docker 容器
docker run -d --name my-flask-app -p 8080:8080 my-flask-app:latest

运行数据库服务

下面是一个 MySQL 数据库服务的 Docker 实现。

构建 MySQL 数据库容器

# 下载 MySQL 镜像
docker pull mysql:latest

# 启动 MySQL 容器
docker run -d --name my-mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw -p 3306:3306 mysql:latest

参数说明

• mysql:latest：使用 mysql:latest 镜像启动容器
• -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw：设置 MySQL 的 root 密码
• 3306:3306：将容器内的 3306 端口映射到主机的 3306 端口

访问 MySQL 数据库

你可以使用 mysql 命令来访问 MySQL 数据库：

# 进入 MySQL 容器
docker exec -it my-mysql mysql -u root -p

# 在 MySQL 中创建一个新的数据库
CREATE DATABASE mydb;