Docker 详细介绍

一、Docker 是什么

Docker 是一个开源的容器化平台，它允许开发者将应用程序及其依赖项打包到一个标准化的单元（称为容器）中，确保应用在任何环境中都能以相同的方式运行。

简单来说，Docker 解决了 "在我的机器上能运行，在你的机器上却不能运行" 的问题。它通过容器化技术，将应用与底层基础设施隔离开来，实现了 "一次构建，到处运行" 的目标。

二、常见使用场景

1. 应用开发与测试

  • 开发者可以在本地创建一致的开发环境，避免因环境差异导致的问题
  • 测试人员可以快速部署相同的测试环境，确保测试结果的准确性
  • 前后端开发者可以在各自的容器中工作，互不干扰

2. 持续集成 / 持续部署 (CI/CD)

  • 在 CI 流程中，使用 Docker 构建应用并运行自动化测试
  • 在 CD 流程中，通过 Docker 容器实现应用的快速、一致部署
  • 支持蓝绿部署、金丝雀发布等高级部署策略

3. 微服务架构部署

  • 每个微服务可以打包为独立的 Docker 容器
  • 便于单独扩展、更新和管理各个服务
  • 简化微服务之间的通信和依赖管理

4. 云原生应用开发

  • 与 Kubernetes 等容器编排平台紧密集成
  • 适合开发弹性伸缩、高可用的云原生应用
  • 支持服务网格、配置管理等云原生技术

5. 大数据与 AI 应用部署

  • 快速搭建分布式计算环境
  • 简化机器学习模型的训练和部署流程
  • 便于在不同环境间迁移数据处理工作流

6. 隔离性环境需求

  • 为不同应用创建隔离的运行环境
  • 安全测试和恶意软件分析
  • 临时环境搭建和资源隔离

三、使用优势与劣势

优势

  1. 环境一致性：容器包含应用所需的所有依赖，确保在任何环境中行为一致
  2. 轻量级：容器共享主机操作系统内核，比虚拟机更节省资源
  3. 快速启动：容器启动通常只需几秒，远快于虚拟机
  4. 可移植性：可以在任何支持 Docker 的环境中运行，包括物理机、虚拟机、云服务等
  5. 资源高效利用：能够更有效地利用系统资源，提高服务器利用率
  6. 版本控制：支持容器镜像的版本管理，便于回滚和追踪
  7. 易于扩展：可以快速复制容器实现水平扩展
  8. 隔离性：提供一定程度的应用隔离，增强安全性

劣势

  1. 安全性限制：容器共享主机内核，隔离性不如虚拟机彻底
  2. 学习曲线：需要学习 Docker 特定概念和命令
  3. 存储管理复杂：容器的临时存储特性可能导致数据管理复杂
  4. 网络配置复杂：容器间网络配置相对复杂，特别是在大规模部署时
  5. Windows 支持有限：虽然支持 Windows，但体验和功能不如 Linux 完善
  6. 状态管理挑战：无状态应用更适合容器化，有状态应用需要额外的状态管理策略

四、Docker 使用详细步骤

1. 安装 Docker

在 Ubuntu 上安装
# 更新 apt 包索引
sudo apt-get update# 安装必要的依赖包
sudo apt-get install 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 Docker 稳定版仓库
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) 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 引擎
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io# 验证安装是否成功
sudo docker run hello-world
在 CentOS 上安装
# 安装必要的依赖包
sudo yum install -y yum-utils# 设置 Docker 仓库
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo# 安装 Docker 引擎
sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io# 启动 Docker
sudo systemctl start docker# 设置 Docker 开机自启
sudo systemctl enable docker# 验证安装是否成功
sudo docker run hello-world
在 Windows 或 Mac 上安装
  • 下载并安装 Docker Desktop
  • 安装完成后，启动 Docker Desktop 应用

2. 基本 Docker 命令

镜像操作
# 搜索镜像
docker search <镜像名称># 拉取镜像
docker pull <镜像名称>:<标签>  # 标签默认为latest# 查看本地镜像
docker images# 删除镜像
docker rmi <镜像ID或名称># 构建镜像
docker build -t <镜像名称>:<标签> <Dockerfile路径>
容器操作
# 运行容器
docker run [选项] <镜像名称> [命令]# 常用选项:
# -d: 后台运行
# -p: 端口映射，格式为 主机端口:容器端口
# -v: 挂载卷，格式为主机路径:容器路径
# -e: 设置环境变量
# --name: 指定容器名称
# -it: 交互式运行# 示例: 运行一个nginx容器
docker run -d -p 80:80 --name mynginx nginx# 查看运行中的容器
docker ps# 查看所有容器(包括停止的)
docker ps -a# 启动容器
docker start <容器ID或名称># 停止容器
docker stop <容器ID或名称># 重启容器
docker restart <容器ID或名称># 删除容器
docker rm <容器ID或名称># 进入容器
docker exec -it <容器ID或名称> /bin/bash# 查看容器日志
docker logs <容器ID或名称># 查看容器详细信息
docker inspect <容器ID或名称>

3. 创建自定义 Docker 镜像

  1. 创建 Dockerfile

    在项目根目录创建一个名为 Dockerfile 的文件，例如：

    # 使用官方Python镜像作为基础镜像
FROM python:3.9-slim# 设置工作目录
WORKDIR /app# 复制当前目录下的所有文件到容器的/app目录
COPY . .# 安装依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt# 暴露端口
EXPOSE 5000# 容器启动时执行的命令
CMD ["python", "app.py"]

  2. 构建镜像

    docker build -t my-python-app:1.0 .

  3. 运行自定义镜像

    docker run -d -p 5000:5000 --name myapp my-python-app:1.0

4. Docker Compose 管理多容器应用

当应用需要多个容器协同工作时（如前端、后端、数据库），可以使用 Docker Compose 简化管理。

  1. 安装 Docker Compose

    对于安装了 Docker Desktop 的用户，Compose 已经包含在内。Linux 用户需要单独安装：

    sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.20.3/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-composesudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

  2. 创建 docker-compose.yml 文件

    version: '3'services:web:build: .ports:- "5000:5000"depends_on:- dbdb:image: postgres:13environment:- POSTGRES_USER=postgres- POSTGRES_PASSWORD=postgres- POSTGRES_DB=mydbvolumes:- postgres_data:/var/lib/postgresql/datavolumes:postgres_data:

  3. 使用 Docker Compose 启动应用

    # 启动所有服务
docker-compose up -d# 查看服务状态
docker-compose ps# 查看日志
docker-compose logs# 停止服务
docker-compose down# 停止服务并删除数据卷
docker-compose down -v

5. 数据持久化

Docker 容器默认是临时的，为了持久化数据，需要使用数据卷：

# 创建数据卷
docker volume create mydata# 查看数据卷
docker volume ls# 查看数据卷详情
docker volume inspect mydata# 使用数据卷运行容器
docker run -d -v mydata:/app/data --name myapp myimage# 挂载主机目录到容器
docker run -d -v /host/path:/container/path --name myapp myimage

五、总结

Docker 作为容器化技术的代表，已经成为现代软件开发和部署的重要工具。它通过容器化解决了环境一致性问题，简化了应用的部署和扩展流程。

虽然 Docker 有一定的学习曲线和局限性，但其优势在大多数场景下远大于劣势，特别是在微服务、云原生和 DevOps 实践中表现突出。

掌握 Docker 的基本使用是现代开发者的重要技能，通过本文介绍的步骤，你可以开始使用 Docker 并逐步深入探索其更多高级特性。

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