Docker部署学习：新手入门教程

本文提供了Docker部署学习的全面指南，涵盖了Docker的安装方法、基本概念、Dockerfile编写入门以及实战部署案例。文章还包括了Docker常用工具的介绍和常见问题解决方法，帮助读者更好地理解和应用Docker部署学习。

Docker是什么

Docker是一个开源的应用容器引擎，它可以让开发者将应用程序及其依赖打包到一个独立的容器中，然后可以将这个容器部署到任何支持Docker的服务器上。Docker使得开发、测试、部署和维护应用程序变得更为高效和一致。

Docker的优势

Docker的优势主要体现在以下几个方面：

1. 轻量级：Docker容器基于Linux的cgroups和命名空间，因此它们比虚拟机更轻。
2. 可移植性：Docker可以运行在任何主流操作系统上，包括Windows、MacOS、Linux等。
3. 可扩展性：Docker利用容器技术使得应用的部署、扩展、迁移更为简单。
4. 版本控制：Docker镜像基于文件系统层，可以方便地进行版本控制。
5. 安全性：Docker支持用户空间工具和库的隔离，可以增加安全性。

Docker的安装方法

Docker支持以下几种操作系统的安装：

• Windows：可以通过Docker Desktop for Windows安装。首先下载Docker Desktop，运行安装程序，按照提示进行安装。安装完成后，启动Docker Desktop，可以选择安装Windows容器或Linux容器。
• MacOS：同样可以使用Docker Desktop for Mac。下载Docker Desktop，运行安装程序，按照提示进行安装。安装完成后，启动Docker Desktop。
• Linux：可以通过Docker官方提供的脚本安装。以Ubuntu为例，可以运行以下命令进行安装：

  # 更新apt包索引
  sudo apt-get update
  # 安装一些依赖包，否则后续有可能在编译过程中出错
  sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
  # 添加Docker的官方GPG密钥
  curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
  # 添加Docker的APT源
  sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
  # 再次更新apt包索引
  sudo apt-get update
  # 安装Docker CE
  sudo apt-get install docker-ce
  # 启动Docker服务
  sudo systemctl start docker
  # 设置Docker开机自启
  sudo systemctl enable docker

Docker镜像、容器和仓库的概念

• Docker镜像：镜像是一个只读的模板，它定义了应用程序运行的环境。通过镜像可以创建Docker容器。镜像通常存储在Docker仓库中，可以下载并使用。
• Docker容器：容器是镜像的运行实例，它被系统隔离并且提供一个文件系统、输入输出流、网络接口等资源。每个容器都是从一个镜像创建的，并且可以启动、停止、删除。
• Docker仓库：仓库是用来存储和分享镜像的地方。Docker Hub是公共的仓库，注册账户后可以上传和下载镜像。也可以搭建自己的私有仓库。

Docker的常用命令

• docker run：运行一个新的容器。常用参数有-it（交互模式）、-d（后台模式）、-p（端口映射）、--name（指定容器名称）。
• docker ps：查看正在运行的容器列表。
• docker ps -a：查看所有容器列表，包括已经停止的。
• docker stop：停止指定的容器。
• docker rm：删除指定的容器。
• docker rmi：删除指定的镜像。
• docker images：查看本地镜像列表。
• docker pull：从仓库下载镜像。
• docker push：将本地镜像上传到仓库。

示例代码：

# 启动一个新的容器
docker run -it ubuntu:latest /bin/bash
# 查看正在运行的容器
docker ps
# 停止容器
docker stop container_id
# 删除容器
docker rm container_id
# 从仓库下载镜像
docker pull nginx
# 查看本地镜像列表
docker images

Dockerfile的作用

Dockerfile是用来构建Docker镜像的文件。它定义了如何构建镜像，包括基础镜像的选择、环境变量的设置、安装依赖、复制文件、命令设置等步骤。

常用Dockerfile指令详解

• FROM：指定基础镜像。
• RUN：执行命令，用于安装软件包或执行命令。
• COPY：将本地文件复制到容器中。
• ADD：类似于COPY，但还可以实现自动解压文件。
• CMD：设置容器启动时执行的默认命令。
• ENTRYPOINT：定义容器启动时执行的命令，与CMD不同的是，ENTRYPOINT可以追加参数，CMD则不能。
• EXPOSE：声明容器运行时监听的端口。
• ENV：设置环境变量。

示例代码：

# 基于ubuntu:latest镜像
FROM ubuntu:latest
# 设置环境变量
ENV MY_VAR="my_value"
# 更新apt包索引
RUN apt-get update
# 安装wget
RUN apt-get install -y wget
# 删除临时文件
RUN apt-get clean
# 复制文件到容器中
COPY my_file.txt /tmp/my_file.txt
# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["echo", "Hello, Docker!"]

编写Dockerfile的注意事项

• 使用最少的基础镜像来减小Docker镜像的大小。
• 使用WORKDIR指令指定工作目录，避免使用绝对路径。
• 使用ADD指令时，要确保源文件存在。
• 使用ENTRYPOINT和CMD时，注意它们的区别，ENTRYPOINT是主要命令，CMD是默认参数。
• 使用多阶段构建来优化镜像大小。

示例代码：

# 第一阶段，构建环境
FROM golang:1.16 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN go build -o myapp
# 第二阶段，生产环境
FROM alpine:latest
WORKDIR /root/
COPY --from=builder /app/myapp .
CMD ["./myapp"]

如何构建Docker镜像

使用docker build命令构建Docker镜像，格式为：

docker build -t myimage:tag .

其中，-t选项指定镜像的名称和标签，.表示Dockerfile所在的目录。

示例代码：

# 构建镜像
docker build -t mywebapp:1.0 .

如何运行Docker容器

使用docker run命令运行Docker容器，格式为：

docker run -d -p host_port:container_port --name container_name myimage:tag

其中，-d选项表示以后台模式运行容器，-p选项表示端口映射，--name选项表示容器名称。

示例代码：

# 运行容器
docker run -d -p 8080:80 --name mywebapp mywebapp:1.0

实战案例：使用Docker部署一个简单的Web应用

这里以部署一个简单的Python Flask应用为例。

步骤1：创建Dockerfile

# 基于官方的Python运行时镜像
FROM python:3.8-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制文件到容器中
COPY . /app

# 安装应用依赖
RUN pip install -r requirements.txt

# 设置环境变量
ENV FLASK_ENV=production
ENV FLASK_APP=app.py

# 暴露应用端口
EXPOSE 5000

# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["flask", "run", "--host=0.0.0.0"]

步骤2：编写应用代码

创建一个简单的Flask应用，保存为app.py：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

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

if __name__ == '__main__':
    app.run()

步骤3：编写依赖文件

创建一个requirements.txt文件，列出应用依赖：

Flask==1.1.2

步骤4：构建并运行Docker镜像

# 构建Docker镜像
docker build -t flaskapp:1.0 .

# 运行容器
docker run -d -p 5000:5000 --name flaskapp flaskapp:1.0

现在，你可以通过浏览器访问http://localhost:5000来查看部署的应用程序。

Docker Compose

Docker Compose是一个定义和运行多容器Docker应用的工具，通过一个简单的docker-compose.yml文件来配置应用及其服务。

使用方法

• 安装Docker Compose：可以在Docker官方文档中找到安装步骤。
• 编写docker-compose.yml文件：配置各个服务。
• 命令：docker-compose up：启动服务，docker-compose down：停止服务。

示例代码：

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
  redis:
    image: "redis:alpine"

Docker Swarm

Docker Swarm是Docker官方提供的集群管理工具，它允许将多个Docker主机组织为一个虚拟的Docker主机，简化了容器编排。

使用方法

• 初始化Swarm：运行docker swarm init命令。
• 添加节点：运行docker swarm join命令。
• 运行服务：使用docker service命令运行服务。

示例代码：

# 初始化Swarm
docker swarm init

# 运行一个服务
docker service create --name myapp --replicas 3 nginx

Docker Machine

Docker Machine是一个工具，可以用来在虚拟化环境中安装Docker引擎，并且提供一套命令行工具来管理Docker主机。

使用方法

• 安装Docker Machine：参见Docker Machine官方文档。
• 创建机器：运行docker-machine create命令。
• 启动机器：运行docker-machine start命令。
• 连接机器：运行docker-machine env命令，获取环境变量。

示例代码：

# 创建一个机器
docker-machine create -d virtualbox myvm

# 启动机器
docker-machine start myvm

# 获取环境变量
docker-machine env myvm

常见错误及解决方法

• Error: No such container：容器不存在或已被删除。
• Error: Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock：Docker Daemon没有运行或Docker服务没有启动。
• Error: image does not exist：镜像不存在或名称错误。

示例代码：

# 检查Docker Daemon是否运行
sudo systemctl status docker
# start docker service
sudo systemctl start docker

性能优化技巧

• 使用多阶段构建减少镜像大小。
• 使用--squash参数（仅在某些Docker版本中可用）将多层合并为单一层。
• 使用最小的基础镜像。
• 限制容器的资源使用，如CPU和内存。

安全注意事项

• 使用最新的Docker版本。
• 设置合适的Docker Daemon配置。
• 使用安全的镜像源。
• 限制容器的权限，如只读文件系统。
• 定期扫描容器和镜像的安全漏洞。

示例代码：

# Docker Daemon配置示例
{
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {"max-size": "100m", "max-file": "3"},
  "exec-opts": ["native.cgroupv2"],
  "storage-driver": "overlay2",
  "storage-opts": ["overlay2.override随便填个值"],
  "iptables": false,
  "ip-forward": false,
  "ipv6": false,
  "userland-proxy": false,
  "authorization-plugins": ["my-plugin"]
}
``

通过以上介绍，希望读者能够掌握Docker的基本概念、安装方法、镜像构建和部署的基本流程，以及如何使用Docker Compose、Swarm和Machine等工具进行更复杂的应用部署。实践示例部分提供了详细的步骤和代码，帮助读者更好地理解和应用Docker。