Docker项目实战：新手入门到项目应用

本文详细介绍了Docker的基础概念、安装方法、基本命令以及镜像管理，并深入讲解了Docker网络与存储的使用，包括多种网络模式和数据卷管理方法。文章还提供了Docker项目实战演练，通过创建和部署一个简单的Web应用项目，展示了如何将项目打包为Docker镜像并运行，涵盖本地和云服务器的部署。文中还包括了Docker的最佳实践与进阶技巧，确保读者能够全面掌握Docker项目实战。

Docker是什么

Docker 是一种开源的应用容器引擎，它让开发者可以将应用及其依赖打包在一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux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。每个容器拥有自己的文件系统、进程空间、用户空间和用户ID，不需要任何类型的权限提升和虚拟化系统。

Docker的优势与应用场景

Docker的优势包括：

• 轻量级：容器可以在秒级启动，几乎不消耗任何资源。
• 独立性：容器内运行的是完全独立的，即使是在同一台机器上，也不会相互影响。
• 可移植性：容器可以在任意系统中运行，不受环境影响。
• 可扩展性：容器可以快速地创建和启动，非常适合于微服务的部署。
• 简化依赖管理：通过Dockerfile，可以定义所有依赖关系，确保在任何环境中都能得到一致的结果。

应用场景包括：

• Web服务：将Web应用及其依赖封装成容器，确保在任何环境中都能正常运行。
• 数据库管理：将数据库服务封装成容器，简化数据库部署和管理。
• 开发环境：为开发人员提供一致的开发环境，确保开发和生产环境的一致性。
• 持续集成和持续部署：简化CI/CD过程，确保每次构建和部署都能保持一致性和可靠性。

Docker的安装方法

在Ubuntu上安装Docker

1. 更新软件包列表：

   sudo apt-get update

2. 安装Docker：

   sudo apt-get install docker.io

3. 验证安装是否成功：

   sudo docker --version

在CentOS上安装Docker

1. 安装必要的依赖包：

   sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

2. 设置Docker的官方仓库：

   sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

3. 安装Docker：

   sudo yum install docker-ce

4. 启动Docker：

   sudo systemctl start docker

5. 验证安装是否成功：

   sudo docker --version

Docker基本命令介绍

查看Docker版本信息

docker --version

列出所有运行的容器

docker ps

列出所有容器（运行和停止）

docker ps -a

搜索Docker Hub上的镜像

docker search nginx

运行一个容器

docker run -it nginx

停止一个容器

docker stop container_id_or_name

删除一个容器

docker rm container_id_or_name

查看Docker镜像列表

docker images

删除一个镜像

docker rmi image_id

Docker镜像管理

什么是Docker镜像

Docker 镜像是一个只读模板，用于创建 Docker 容器。一个镜像可以包含一个操作系统，也可以包含一个软件栈。Docker 镜像是构建容器的基础，可以通过 Dockerfile 来定义。

如何搜索、拉取、构建、推送镜像

搜索镜像

docker search nginx

拉取镜像

docker pull nginx

构建镜像
创建一个Dockerfile，内容如下：

FROM nginx
COPY index.html /usr/share/nginx/html/

然后使用以下命令构建镜像：

docker build -t mynginx .

推送镜像

docker push mynginx

Dockerfile编写基础

一个基本的Dockerfile的结构如下：

# 使用基础镜像
FROM ubuntu:latest

# 维护者信息
LABEL maintainer="admin@example.com"

# 安装必要的软件
RUN apt-get update && apt-get install -y \
    python3 \
    python3-pip \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将代码复制到容器
COPY . /app

# 安装项目依赖
RUN pip3 install -r requirements.txt

# 暴露端口
EXPOSE 8000

# 定义启动命令
CMD ["python3", "app.py"]

Docker容器的使用

Docker容器的启动、停止与删除

启动容器

docker run -it nginx

停止容器

docker stop container_id_or_name

删除容器

docker rm container_id_or_name

容器的连接与通信

连接容器网络

docker network create mynet
docker run --name web1 --network mynet -d nginx
docker run --name web2 --network mynet -d nginx

容器间通信
在上面的示例中，web1 和 web2 两个容器可以通过 mynet 网络进行通信，可以使用 curl 或其他网络工具进行测试：

docker exec web1 curl http://web2:80

通过命令行与容器交互

进入容器

docker exec -it container_id_or_name /bin/bash

查看容器日志

docker logs container_id_or_name

Docker网络与存储

Docker网络模式介绍

Docker 支持多种网络模式，包括：

• 桥接模式（Bridge Network）：默认网络模式，Docker 创建一个虚拟网络桥接设备，容器与宿主机及其他容器通信。
• 主机模式（Host Network）：容器直接使用宿主机的网络栈，不隔离网络资源。
• 无容器模式（None Network）：容器没有网络连接，完全隔离。
• 用户自定义模式（User-defined Network）：用户可以创建自定义网络，如 docker network create mynet。

Docker数据卷管理

数据卷允许容器与宿主机之间共享数据，数据卷可以在容器间共享。

创建数据卷

docker volume create myvol

启动容器并挂载数据卷

docker run -it --name test -v myvol:/data nginx

查看数据卷

docker volume ls

删除数据卷

docker volume rm myvol

使用Docker Compose简化多容器应用部署

Docker Compose 用于定义和运行多容器Docker应用。使用一个docker-compose.yml文件来配置应用的服务。

创建一个docker-compose.yml文件，内容如下：

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html
  db:
    image: mysql:5.7
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: example
      MYSQL_DATABASE: exampledb
    volumes:
      - db_data:/var/lib/mysql
volumes:
  db_data:

使用以下命令启动服务：

docker-compose up -d

Docker项目实战演练

创建简单的Web应用项目

创建一个简单的Python Flask应用：

创建一个requirements.txt文件：

Flask==2.0.1

创建一个app.py文件：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

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

创建Dockerfile：

FROM python:3.8-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .
EXPOSE 5000
CMD ["python", "app.py"]

将项目打包为Docker镜像

docker build -t flaskapp .

使用Docker运行项目

docker run -p 5000:5000 flaskapp

访问 http://localhost:5000 查看应用是否正常运行。

项目部署到本地或云服务器

将容器推送到Docker Hub：

docker login
docker tag flaskapp username/flaskapp:latest
docker push username/flaskapp:latest

在云服务器上运行：

docker pull username/flaskapp:latest
docker run -p 5000:5000 username/flaskapp:latest

Docker最佳实践与进阶技巧

Docker安全配置与加固

• 限制容器权限：使用 --cap-drop 选项限制容器权限。
• 使用安全的镜像：从可信的源获取镜像。
• 最小化镜像：移除不必要的软件和文件。
• 定期更新和扫描：保持Docker和镜像的更新。

性能调优与资源限制

• 设置资源限制：使用 --memory 和 --cpus 选项限制容器的内存和CPU使用。
• 使用Docker Swarm：通过Docker Swarm进行集群管理，实现负载均衡和高可用性。
• 优化挂载点：将数据卷挂载到SSD等高性能存储。

常见问题排查与解决方案

• 容器启动失败：查看容器日志，确保镜像完整，启动命令正确。
• 容器网络问题：检查容器网络配置，确保网络模式正确。
• 性能问题：使用 docker stats 查看资源使用情况，优化Dockerfile。

通过以上步骤，可以全面掌握Docker的基础概念及其高级应用，实现高效可靠的开发部署流程。