docker 基础入门

引言

在当今快速演进的软件开发领域，Docker 已经成为一个革命性的工具，它极大地改变了我们构建、部署和管理应用程序的方式。作为一种开源容器化平台，Docker 提供了一个轻量级且一致的环境，使得软件能够在几乎任何地方无缝运行。它解决了经典的“在我机器上可以运行”的问题，通过确保从开发到生产环境的一致性，极大地简化了软件的交付过程。

Docker 的重要性不仅体现在其提高了应用的部署效率和可靠性，更在于它为软件开发和运维（DevOps）实践提供了强大的支持。它使得容器化成为可能，这种技术允许开发者将应用及其依赖打包到一个隔离的容器中，这种方法提高了应用的可移植性、安全性和灵活性。

作为容器化技术的先驱和主要工具，Docker 已经成为了现代云计算和微服务架构的基石。通过本篇博客，我们将探索 Docker 的基本概念、操作和在实际开发流程中的应用，为您揭开这个强大工具的神秘面纱。

Docker 基础

什么是 Docker

Docker 是一个开放源码的容器化平台，它允许开发者将应用及其运行环境打包在一起，形成一个轻量级、可移植的容器。这些容器在任何支持 Docker 的环境中都可以运行，无论是开发人员的笔记本电脑、测试环境还是生产环境的服务器。

与虚拟机的区别

与传统的虚拟机（VM）相比，Docker 容器不需要包含整个操作系统。它们仅包含应用程序、相关的库和其依赖项。因此，容器更为轻量级，启动速度更快，且对系统资源的利用更高效。虚拟机需要几分钟才能启动，而容器可以在几秒钟内启动。

核心组件

Docker 容器

容器的概念：Docker 容器是独立的、可执行的软件包，包含应用及其所有依赖、库、二进制代码和配置文件。容器与底层基础设施隔离，但可以相互之间或与外部进行通信。
与虚拟机比较：容器更加轻量级，因为它们共享主机系统的内核，而不是虚拟化整个操作系统。这使得容器更快速、高效和易于扩展。

Docker 镜像

镜像的概念：Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的蓝图或模板。它是一个轻量级、独立的、可执行的软件包，包含创建 Docker 容器所需的一切：代码、运行时、库、环境变量和配置文件。
作为容器模板：当运行 Docker 镜像时，它将成为一个在隔离环境中运行的容器。镜像在构建时是静态的，但当它变成容器时，它就处于运行状态。

Dockerfile

Dockerfile 的作用：Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列命令和指令，用于自动构建 Docker 镜像。它定义了从基础镜像开始，安装所需软件、复制本地文件到镜像以及设置配置参数等步骤。
用于构建镜像：通过运行 docker build 命令，Docker 可以读取 Dockerfile 中的指令，自动构建一个可用于创建容器的镜像。

安装 Docker

提供在不同操作系统（如 Windows、Linux、macOS）上安装 Docker 的步骤和链接。

Docker 可以在多种操作系统上安装，包括 Windows、Linux 和 macOS。以下是在这些操作系统上安装 Docker 的基本步骤和相关链接。

在 Windows 上安装 Docker

下载 Docker Desktop for Windows：访问 Docker 官网，下载适用于 Windows 的 Docker Desktop 安装包。下载链接
运行安装程序：下载完成后，双击安装文件并遵循提示进行安装。
启动 Docker Desktop：安装完成后，启动 Docker Desktop。初次启动可能需要几分钟时间。
验证安装：打开命令提示符或 PowerShell，输入 docker --version 来检查 Docker 是否正确安装。

在 Linux 上安装 Docker

更新软件包索引：在终端中运行 sudo apt-get update（适用于基于 Debian 的发行版）。
安装 Docker：运行 sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io。
启动 Docker 服务：使用 sudo systemctl start docker 启动 Docker 服务。
验证安装：运行 docker --version 来检查 Docker 是否正确安装。

注意：不同 Linux 发行版的安装步骤可能略有不同。您可以在 Docker 官方文档中找到针对不同 Linux 发行版的详细安装指南。访问 Docker 官方文档

在 macOS 上安装 Docker

下载 Docker Desktop for Mac：访问 Docker 官网，下载适用于 macOS 的 Docker Desktop 安装包。下载链接
运行安装程序：打开下载的 .dmg 文件并拖动 Docker 到应用文件夹。
启动 Docker Desktop：从应用程序文件夹或 Launchpad 启动 Docker Desktop。
验证安装：打开终端，输入 docker --version 来检查 Docker 是否正确安装。

Docker 的基本使用

理解 Docker 的基本命令对于有效地使用这个工具至关重要。以下是一些核心的 Docker 操作，包括运行容器、管理容器以及使用镜像。

运行你的第一个容器

使用 docker run 命令：这是运行 Docker 容器的最基本命令。例如，要运行一个基于 Ubuntu 的容器并进入其命令行界面，可以使用以下命令：
```
bashCopy code
docker run -it ubuntu /bin/bash
```
这个命令会拉取 Ubuntu 镜像（如果本地不存在的话），创建一个新容器，并打开一个交互式的终端。

管理容器

启动容器：使用 docker start [容器ID或名称] 来启动一个已经存在但停止的容器。
停止容器：使用 docker stop [容器ID或名称] 可以优雅地停止一个正在运行的容器。
暂停容器：使用 docker pause [容器ID或名称] 来暂停容器中的所有进程。
删除容器：要删除容器，可以使用 docker rm [容器ID或名称]。请确保容器已停止运行，或者使用 f 参数强制删除。

使用 Docker 镜像

搜索镜像：使用 docker search [镜像名称] 来在 Docker Hub 上搜索可用的镜像。
拉取镜像：使用 docker pull [镜像名称] 来下载一个镜像到你的本地环境。
运行镜像：如上所述，使用 docker run 命令来基于镜像启动一个新容器。

例如，运行一个 nginx Web 服务器：
```
bashCopy code
docker run -d -p 8080:80 nginx
```
这个命令会启动一个 nginx 容器，并将容器的 80 端口映射到本地的 8080 端口。

构建 Docker 镜像

构建自定义 Docker 镜像是 Docker 使用中的一个核心环节。这通常通过编写 Dockerfile 和运行 docker build 命令来实现。

编写简单的 Dockerfile

Dockerfile 基础：Dockerfile 是一个文本文件，其中包含了一系列指令和参数，用于定义如何构建 Docker 镜像。每个指令都创建镜像的一个层。
基本结构：
- FROM：指定基础镜像。例如：FROM ubuntu 表示使用 Ubuntu 作为基础镜像。
- RUN：执行命令。例如：RUN apt-get update 在 Ubuntu 镜像上运行更新。
- COPY：从你的本地文件系统复制文件到镜像。例如：COPY . /app 将当前目录中的文件复制到镜像的 /app 目录。
- CMD：指定容器启动时运行的命令。例如：CMD ["echo", "Hello World"]。

示例 Dockerfile：

dockerfileCopy code
# 使用官方 Python 运行时作为父镜像
FROM python:3.7-slim

# 设置工作目录为 /app
WORKDIR /app

# 将当前目录内容复制到位于 /app 的容器中
COPY . /app

# 安装 requirements.txt 中指定的任何所需包
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 在容器启动时运行 app.py
CMD ["python", "./app.py"]

构建镜像

使用 docker build 命令：在包含 Dockerfile 的目录中运行以下命令来构建镜像：
```
bashCopy code
docker build -t my-python-app .
```
这里，-t 用于指定镜像的名称和标签，. 指 Docker 构建上下文的当前目录。
验证镜像：构建完成后，使用 docker images 查看本地镜像列表，确认新构建的镜像出现在列表中。

Docker 网络和存储

Docker 不仅仅是运行容器的工具，它还提供了强大的网络和存储功能，使得容器化应用更加灵活和强大。

网络功能

Docker 容器网络

网络类型：Docker 提供了几种网络类型供容器使用，如 bridge、host 和 none 网络。
- bridge：默认网络，将容器连接到同一私有网络中。
- host：容器将共享主机的网络栈，不进行网络隔离。
- none：容器有自己的网络栈，但不与外界网络连接。
容器间通信：在 bridge 网络中，容器可以通过内部 IP 地址或容器名称互相通信。
端口映射：可以将容器的端口映射到主机的端口，使外部网络能够访问容器。例如，docker run -p 8080:80 nginx 将容器内的 80 端口映射到主机的 8080 端口。

数据卷和持久化存储

使用数据卷

数据卷简介：数据卷是 Docker 用于持久化和共享容器数据的机制。它们是独立于容器生命周期的，并且可以在容器间共享。
创建和管理数据卷：使用 docker volume create 创建新的数据卷，然后在运行容器时通过 v 参数将其挂载。

例如，创建一个数据卷并挂载到容器：
```
bashCopy code
docker volume create my-vol
docker run -d -v my-vol:/app nginx
```
数据卷的优势：
- 数据持久化：即使容器被删除，卷上的数据仍然保留。
- 数据共享：不同的容器可以通过挂载同一个数据卷来共享数据。

使用绑定挂载

除了数据卷，还可以使用绑定挂载直接将主机上的文件或目录挂载到容器中。这在开发环境中尤其有用，因为它允许开发者在主机上使用自己喜欢的工具编辑文件，而这些更改会立即反映在容器中。

Docker Compose 的简介

在开发和部署多容器 Docker 应用程序时，Docker Compose 是一个不可或缺的工具。它允许您使用一个简单的 YAML 文件定义和运行多容器 Docker 应用程序。

Docker Compose 概念

什么是 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。它允许您通过一个单独的 docker-compose.yml 文件来配置应用服务。这意味着您可以在一个文件中定义应用的所有服务，然后只需一个命令即可从您的配置中创建并启动所有服务。

基本用法

创建 docker-compose.yml 文件

定义服务：在 docker-compose.yml 文件中，您可以定义一个或多个服务。每个服务都可以使用不同的镜像，并包含额外的配置，如端口映射、卷挂载等。

示例 docker-compose.yml 文件：
```
yamlCopy code
version: '3'
services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"
  database:
    image: postgres
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example
```
这个示例中定义了两个服务：一个 web 服务器（使用 nginx 镜像）和一个数据库（使用 postgres 镜像）。
启动服务：在包含 docker-compose.yml 文件的目录中运行以下命令来启动服务：
```
bashCopy code
docker-compose up
```
这个命令将根据 docker-compose.yml 文件中的定义启动所有服务。如果需要在后台运行服务，可以添加 -d 标志。
管理服务：您可以使用 docker-compose stop 停止服务，或者使用 docker-compose down 停止并移除所有由 docker-compose up 创建的资源（包括网络和容器）。