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 或 Windows 机器上。本文将全面介绍 Docker 的核心概念和使用方法。

Docker 基础概念

核心组件

Docker 包含三个核心组件：

  1. Docker 引擎：负责创建和管理 Docker 容器
  2. Docker 镜像：容器的模板，包含了应用及其依赖
  3. Docker 容器：镜像的运行实例

工作原理

Docker 使用客户端-服务器架构：

  • Docker daemon：服务器组件，管理容器
  • Docker CLI：命令行客户端，与 daemon 交互
  • Docker registry：存储和分发 Docker 镜像

安装 Docker

Windows 安装

  1. 下载 Docker Desktop for Windows
  2. 运行安装程序
  3. 启用 WSL 2（Windows Subsystem for Linux）
  4. 启动 Docker Desktop

Linux 安装

Ubuntu/Debian 系统下的安装命令：

# 更新包索引
sudo apt-get update

# 安装依赖
sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    gnupg \
    lsb-release

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

# 设置稳定版仓库
echo \
  "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

# 安装 Docker Engine
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

Docker 基本命令

镜像管理

# 搜索镜像
docker search nginx

# 拉取镜像
docker pull nginx:latest

# 列出本地镜像
docker images

# 删除镜像
docker rmi nginx:latest

容器操作

# 运行容器
docker run -d -p 80:80 --name my-nginx nginx

# 列出运行中的容器
docker ps

# 列出所有容器（包括停止的）
docker ps -a

# 停止容器
docker stop my-nginx

# 启动容器
docker start my-nginx

# 删除容器
docker rm my-nginx

Dockerfile 详解

Dockerfile 是用于构建 Docker 镜像的文本文件。

基本结构

# 基础镜像
FROM node:14

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制依赖文件
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm install

# 复制源代码
COPY . .

# 暴露端口
EXPOSE 3000

# 启动命令
CMD ["npm", "start"]

常用指令

  • FROM：指定基础镜像
  • WORKDIR：设置工作目录
  • COPY/ADD：复制文件
  • RUN：执行命令
  • ENV：设置环境变量
  • EXPOSE：声明端口
  • CMD/ENTRYPOINT：指定启动命令

Docker Compose

Docker Compose 用于定义和运行多容器 Docker 应用程序。

安装

# Linux
sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.20.0/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

docker-compose.yml 示例

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    depends_on:
      - db
  db:
    image: mongo:latest
    volumes:
      - mongodb_data:/data/db

volumes:
  mongodb_data:

基本命令

# 启动服务
docker-compose up -d

# 停止服务
docker-compose down

# 查看日志
docker-compose logs

# 查看服务状态
docker-compose ps

Docker 网络

网络类型

  1. bridge：默认网络，容器间可通过 IP 通信
  2. host：容器使用主机网络
  3. none：容器没有网络连接
  4. overlay：跨主机容器网络

网络命令

# 创建网络
docker network create my-network

# 列出网络
docker network ls

# 连接容器到网络
docker network connect my-network container-name

# 断开网络连接
docker network disconnect my-network container-name

数据管理

数据卷（Volumes）

# 创建数据卷
docker volume create my-volume

# 使用数据卷运行容器
docker run -v my-volume:/data nginx

绑定挂载（Bind Mounts）

# 将主机目录挂载到容器
docker run -v /host/path:/container/path nginx

最佳实践

镜像构建

  1. 使用多阶段构建
# 构建阶段
FROM node:14 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm install && npm run build

# 运行阶段
FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html
  1. 优化镜像大小
  • 使用适当的基础镜像
  • 合并 RUN 指令
  • 清理不必要的文件

容器安全

  1. 以非 root 用户运行
USER node
  1. 限制资源使用
docker run --memory="512m" --cpus="1.5" nginx

实战示例

部署 Web 应用

  1. 创建 Dockerfile
FROM node:14-alpine

WORKDIR /app

COPY package*.json ./
RUN npm install

COPY . .

EXPOSE 3000
CMD ["npm", "start"]
  1. 创建 docker-compose.yml
version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=production
    restart: always
  1. 部署命令
# 构建并启动
docker-compose up -d --build

# 查看日志
docker-compose logs -f

故障排查

常见命令

# 查看容器日志
docker logs container-name

# 进入容器
docker exec -it container-name sh

# 查看容器详细信息
docker inspect container-name

# 查看容器资源使用
docker stats

常见问题

  1. 容器无法启动
  • 检查日志
  • 验证端口映射
  • 确认资源限制
  1. 网络连接问题
  • 检查网络配置
  • 验证防火墙规则
  • 确认 DNS 设置

总结

Docker 通过容器化技术简化了应用的部署和管理流程。掌握 Docker 的核心概念和使用方法，可以显著提高开发和运维效率。

参考资料