Docker入门：新手必学的容器技术基础

本文介绍了Docker入门的基础知识，包括Docker的简介、安装方法、镜像与容器的概念以及常用命令。文章还详细讲解了如何使用Dockerfile构建镜像和运行容器，并提供了网络与存储的相关配置示例。通过本文的学习，读者可以全面了解和掌握Docker入门所需的各项技能。

Docker是什么

Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以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 机器或 Windows 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的用途

Docker 主要用于以下方面：

• 应用隔离：使用 Docker，你可以将应用和其依赖环境隔离开来，避免应用之间的冲突。
• 快速部署：Docker 通过容器化的方式使得应用的部署变得快速而简单。
• 版本控制：Docker 镜像具有版本控制的能力，可以轻松地回滚到之前的版本。
• 移植性：Docker 容器可以在任何支持 Docker 的平台上运行，从而提供跨平台的兼容性。

Docker的架构

Docker 架构主要包括以下几个组成部分：

• Docker 守护进程 (Docker Daemon)：Docker 守护进程负责管理 Docker 镜像、容器、网络等资源。
• Docker 客户端 (Docker CLI)：Docker 客户端是用户与 Docker 守护进程交互的接口。用户可以通过命令行工具（如 docker 命令）来控制 Docker 守护进程。
• 镜像 (Image)：镜像是 Docker 容器的模板。它包含运行一个应用程序所需的所有文件、库和资源。
• 容器 (Container)：容器是镜像的运行实例。每个容器都是隔离的，拥有自己的文件系统、进程和网络接口。
• 仓库 (Registry)：仓库是存储 Docker 镜像的中心。Docker Hub 是官方提供的仓库，用户可以上传和下载镜像。

Docker的安装方法

Windows 安装

1. 访问 Docker 官方网站（https://www.docker.com/products/docker-desktop）下载 Docker Desktop for Windows 的安装包。
2. 运行安装包，按照安装向导进行安装。
3. 安装完成后，启动 Docker Desktop。
   

Linux 安装

1. 更新系统包：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get upgrade

2. 安装 Docker：

   sudo apt-get install docker.io

3. 验证 Docker 是否安装成功：

   docker --version

4. 启动 Docker 服务：

   sudo systemctl start docker
   sudo systemctl enable docker

macOS 安装

1. 访问 Docker 官方网站（https://www.docker.com/products/docker-desktop）下载 Docker Desktop for Mac 的安装包。
2. 运行安装包，按照安装向导进行安装。
3. 安装完成后，启动 Docker Desktop。
   

什么是Docker镜像

Docker 镜像是一个包含操作系统、应用、配置文件和其他依赖项的只读模板。镜像包含了应用程序运行所需的一切环境，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。镜像通过 docker build 命令创建，之后可以被分享和复制。

什么是Docker容器

Docker 容器是从 Docker 镜像创建的运行实例。容器是隔离的执行环境，可以运行在任何安装了 Docker 的机器上。容器内部包含了一套完整的运行时环境，包括文件系统、库、环境变量和配置文件等。

如何创建镜像

创建 Docker 镜像有几种常见方法，最常用的是使用 Dockerfile 文件定义镜像的构建过程。

使用 Dockerfile 创建镜像

假设我们要创建一个包含 Python 3 的 Docker 镜像。首先，创建一个 Dockerfile 文件：

# 使用官方 Python 基础镜像
FROM python:3.8-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制当前目录下的 app.py 文件到容器内的 /app 目录下
COPY ./app.py /app

# 安装所需的 Python 库
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 设置容器启动时运行的命令
CMD ["python", "app.py"]

然后，在 Dockerfile 所在目录执行以下命令来构建镜像：

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

上述命令会根据 Dockerfile 构建镜像，并将其命名为 my-python-app，标签为 latest。

如何启动容器

使用 docker run 命令来启动容器。假设你已经有了一个名为 my-python-app:latest 的镜像。

docker run -d --name my-python-container my-python-app:latest

上述命令会启动一个容器，并将其命名为 my-python-container。-d 参数表示以分离模式（后台运行）启动容器。

常用命令介绍

• docker run：启动一个新的容器。
• 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。
• docker stop：停止一个正在运行的容器。
• docker rm：删除一个已停止的容器。
• docker rmi：删除一个镜像。
• docker images：列出所有本地镜像。
• docker logs：查看容器的日志。
• docker exec：在容器内运行命令。

如何查看镜像

使用 docker images 命令可以查看所有本地镜像：

docker images

输出结果会显示镜像的名称、标签、镜像ID以及创建时间等信息。

如何运行容器

使用 docker run 命令来运行一个新的容器。假设你有一个名为 nginx:latest 的镜像：

docker run -d --name my-nginx-container nginx:latest

上述命令会启动一个名为 my-nginx-container 的容器，并将其以分离模式（后台运行）运行。

如何删除容器

使用 docker rm 命令来删除容器。假设你要删除名为 my-python-container 的容器：

docker rm my-python-container

如果容器正在运行，需要先停止容器：

docker stop my-python-container
docker rm my-python-container

Dockerfile的作用

Dockerfile 是一个文本文件，用于描述如何构建 Docker 镜像。它包含了一组指令，这些指令告诉 Docker 如何构造一个镜像。

Dockerfile的编写规则

Dockerfile 的结构如下：

1. 基础镜像：使用 FROM 指令指定一个基础镜像。
2. 维护者信息：使用 MAINTAINER 指令指定镜像的维护者。
3. 环境变量：使用 ENV 指令设置环境变量。
4. 工作目录：使用 WORKDIR 指令设置工作目录。
5. 执行命令：使用 RUN 指令执行命令。
6. 复制文件：使用 COPY 或 ADD 指令复制文件。
   7..
7. 设置镜像启动命令：使用 CMD 或 ENTRYPOINT 指令设置容器启动时运行的命令。
8. 设置暴露端口：使用 EXPOSE 指令声明容器运行时会监听的端口。

常用的Dockerfile指令

• FROM：指定基础镜像。
• WORKDIR：设置工作目录。
• COPY 或 ADD：复制文件或目录到镜像中。
• RUN：执行命令。
• CMD 或 ENTRYPOINT：设置容器启动时运行的命令。
• EXPOSE：声明容器运行时会监听的端口。

实例解析：创建简单的Dockerfile

假设我们要创建一个包含 Nginx 的 Docker 镜像，并在其中运行一个简单的 Nginx 服务。

1. 创建一个 Dockerfile 文件：

# 使用官方 Nginx 基础镜像
FROM nginx:latest

# 设置工作目录
WORKDIR /usr/share/nginx/html

# 复制本地文件到镜像内
COPY ./index.html /usr/share/nginx/html/index.html

# 暴露80端口
EXPOSE 80

# 启动服务
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

1. 构建镜像：

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

1. 运行容器：

docker run -d --name my-nginx-container -p 8080:80 my-nginx-app:latest

上述命令会启动一个容器，并将其映射到宿主机的 8080 端口。

Docker的网络模式

Docker 支持多种网络模式，包括：

• 桥接网络 (bridge)：创建一个新的网络桥接接口，并将容器的网络接口连接到该桥接接口。这是默认的网络模式。
• 主机网络 (host)：容器将不会创建自己的网络命名空间，而是直接使用宿主机的网络命名空间。
• 容器网络 (container)：容器只能连接到同一个 Docker 网络内的其他容器。
• Overlay 网络：用于跨主机的网络连接。
• Macvlan 网络：直接将容器连接到物理网络，容器使用自己的 MAC 地址。

如何配置容器网络

Docker 提供了多种方法来配置容器网络。最常见的是使用 docker run 命令的 --network 参数来指定网络模式。

示例：使用桥接网络

docker run -d --name my-nginx-container --network bridge nginx:latest

上述命令会启动一个新的容器，并将其连接到桥接网络。

Docker的存储驱动

Docker 使用多种存储驱动来管理容器的文件系统。常见的存储驱动包括：

• AUFS：适用于大多数 Linux 发行版。
• Devicemapper：适用于基于 LVM 的系统。
• Btrfs：提供快照和压缩功能。
• ZFS：提供快照和压缩功能。
• OverlayFS：适用于最新的 Linux 发行版。

如何挂载宿主机目录

Docker 允许将宿主机的目录挂载到容器内，这样可以方便地共享文件资源。

示例：挂载宿主机目录

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

上述命令会将宿主机的 /host/path 目录挂载到容器的 /container/path 目录。

搭建Web应用

假设我们要搭建一个简单的 Web 应用，使用 Nginx 作为 Web 服务器。

1. 创建一个 Dockerfile 文件：

# 使用官方 Nginx 基础镜像
FROM nginx:latest

# 设置工作目录
WORKDIR /usr/share/nginx/html

# 复制本地文件到镜像内
COPY ./index.html /usr/share/nginx/html/index.html

# 暴露80端口
EXPOSE 80

# 启动服务
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

1. 构建镜像：

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

1. 运行容器：

docker run -d --name my-nginx-container -p 8080:80 my-nginx-app:latest

上述命令会启动一个容器，并将其映射到宿主机的 8080 端口。

部署数据库服务

假设我们要部署一个 MongoDB 数据库服务。

1. 创建一个 docker-compose.yml 文件：

version: '3'
services:
  db:
    image: mongo:latest
    container_name: my-mongo-db
    volumes:
      - ./data/db:/data/db
    ports:
      - "27017:27017"

1. 使用 Docker Compose 部署：

docker-compose up -d

使用Docker Compose

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。它允许使用一个 docker-compose.yml 文件来定义服务、配置网络和挂载卷。

示例：使用 Docker Compose 部署 Web 应用和数据库

1. 创建一个 docker-compose.yml 文件：

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "8080:80"
  db:
    image: mongo:latest
    volumes:
      - ./data/db:/data/db
    ports:
      - "27017:27017"

1. 构建并启动服务：

docker-compose up --build

调试与日志管理

Docker 提供了多种调试和日志管理的工具和方法。

查看容器日志

使用 docker logs 命令查看容器的日志：

docker logs my-nginx-container

使用 docker exec 调试容器

进入容器内执行命令：

docker exec -it my-nginx-container bash

上述命令会进入容器的 bash shell。

使用 Docker Compose 日志

使用 Docker Compose 查看所有服务的日志：

docker-compose logs