docker 基础入门

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

1. 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
2. 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。
3. 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。
4. 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

1. 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）。
2. 安装 Docker：运行 sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io。
3. 启动 Docker 服务：使用 sudo systemctl start docker 启动 Docker 服务。
4. 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

1. 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
2. 运行安装程序：打开下载的 .dmg 文件并拖动 Docker 到应用文件夹。
3. 启动 Docker Desktop：从应用程序文件夹或 Launchpad 启动 Docker Desktop。
4. 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

1. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

1. 搜索镜像：使用 docker search [镜像名称] 来在 Docker Hub 上搜索可用的镜像。

2. 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。

3. 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

1. 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。

2. 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"]。

3. 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

1. 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。

2. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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

1. 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。

2. 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
   
   

3. 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

1. 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）。

2. 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。

3. 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）。

使用 Docker Compose 的优势

• 简化配置：Docker Compose 使得管理多容器应用的配置变得简单，无需分别处理每个容器。
• 一致的环境：无论是在开发、测试还是生产环境，Docker Compose 都确保您的应用以相同的方式运行。
• 便于扩展：随着应用的增长，Docker Compose 使得添加和更新服务变得容易。