Docker 介绍与使用

Docker

介绍

Docker 是一个开源的应用容器引擎，它允许开发者将应用及其依赖打包进一个轻量级、可移植的容器中，然后在任何支持 Docker 的平台上运行。
它的核心目标是“一次构建，到处运行”。

由于不同的机器有不同的操作系统，以及不同的库和组件，在将一个应用部署到多台机器上需要进行大量的环境配置操作。

Docker 主要解决环境配置问题，它是一种虚拟化技术，对进程进行隔离，被隔离的进程独立于宿主操作系统和其它隔离的进程。使用 Docker 可以不修改应用程序代码，不需要开发人员学习特定环境下的技术，就能够将现有的应用程序部署在其它机器上。

核心特点：

• 镜像（Image）：是一个只读的模板，包含运行应用所需的代码、库、依赖等。
• 容器（Container）：镜像的一个运行实例，是一个隔离的环境。
• Dockerfile：用于构建镜像的脚本文件。
• Docker Hub：一个公共的镜像仓库，也可以使用私有仓库。

与虚拟机的比较

虚拟机也是一种虚拟化技术，它与 Docker 最大的区别在于它是通过模拟硬件，并在硬件上安装操作系统来实现。

启动速度

启动虚拟机需要先启动虚拟机的操作系统，再启动应用，这个过程非常慢；

而启动 Docker 相当于启动宿主操作系统上的一个进程。

占用资源

虚拟机是一个完整的操作系统，需要占用大量的磁盘、内存和 CPU 资源，一台机器只能开启几十个的虚拟机。

而 Docker 只是一个进程，只需要将应用以及相关的组件打包，在运行时占用很少的资源，一台机器可以开启成千上万个 Docker。

优势

除了启动速度快以及占用资源少之外，Docker 具有以下优势：

更容易迁移

提供一致性的运行环境。已经打包好的应用可以在不同的机器上进行迁移，而不用担心环境变化导致无法运行。

更容易维护

使用分层技术和镜像，使得应用可以更容易复用重复的部分。复用程度越高，维护工作也越容易。

更容易扩展

可以使用基础镜像进一步扩展得到新的镜像，并且官方和开源社区提供了大量的镜像，通过扩展这些镜像可以非常容易得到我们想要的镜像。

使用场景

持续集成

持续集成指的是频繁地将代码集成到主干上，这样能够更快地发现错误。

Docker 具有轻量级以及隔离性的特点，在将代码集成到一个 Docker 中不会对其它 Docker 产生影响。

提供可伸缩的云服务

根据应用的负载情况，可以很容易地增加或者减少 Docker。

搭建微服务架构

Docker 轻量级的特点使得它很适合用于部署、维护、组合微服务。

镜像与容器

镜像是一种静态的结构，可以看成面向对象里面的类，而容器是镜像的一个实例。

镜像包含着容器运行时所需要的代码以及其它组件，它是一种分层结构，每一层都是只读的（read-only layers）。构建镜像时，会一层一层构建，前一层是后一层的基础。镜像的这种分层存储结构很适合镜像的复用以及定制。

构建容器时，通过在镜像的基础上添加一个可写层（writable layer），用来保存着容器运行过程中的修改。

镜像构成（分层结构）

每个镜像是多层构成的，比如：

FROM ubuntu:20.04     <- 基础层
RUN apt-get update    <- 新增一层
RUN apt install nginx <- 又新增一层
COPY . /app           <- 又一层

这些层具有缓存机制，因此只要上一层没变，Docker 会复用已有层来提高构建效率。

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镜像与容器的区别

对象	说明
镜像（Image）	模板：不可变，类似于软件安装包
容器（Container）	镜像的运行时实例，可修改状态、产生数据

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安装 Docker

参考官网：https://docs.docker.com/get-docker/
主要支持 Windows、macOS、Linux 等系统，安装后可通过命令 docker --version 检查是否安装成功。

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常用命令介绍

镜像相关

# 搜索镜像（如nginx）
docker search nginx# 拉取镜像
docker pull nginx# 查看本地镜像
docker images# 删除镜像
docker rmi 镜像ID或名称

容器相关

# 运行容器
docker run -d -p 8080:80 --name mynginx nginx
# -d 后台运行
# -p 映射端口（宿主机:容器）
# --name 给容器起个名字# 查看正在运行的容器
docker ps# 查看所有容器（包含停止的）
docker ps -a# 停止容器
docker stop 容器名或ID# 启动容器
docker start 容器名或ID# 进入容器交互终端
docker exec -it 容器名或ID bash# 删除容器
docker rm 容器名或ID

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实战：从构建到部署一个 Web 应用

下面以构建一个简单 Node.js 应用为例，展示完整流程。

示例项目结构：

myapp/
│
├── app.js
├── package.json
└── Dockerfile

app.js

const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;app.get('/', (req, res) => res.send('Hello Docker!'));
app.listen(port, () => console.log(`Server running on port ${port}`));

package.json

{"name": "myapp","version": "1.0.0","dependencies": {"express": "^4.18.2"}
}

Dockerfile

# 基础镜像
FROM node:18# 创建工作目录
WORKDIR /usr/src/app# 拷贝依赖清单
COPY package*.json ./# 安装依赖
RUN npm install# 拷贝应用代码
COPY . .# 开放端口
EXPOSE 3000# 启动命令
CMD ["node", "app.js"]

构建镜像

docker build -t my-node-app .

运行容器

docker run -d -p 3000:3000 --name node-test my-node-app

此时访问浏览器 http://localhost:3000 即可看到输出。

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使用 Docker Volume 实现持久化

Docker 中容器一旦销毁，其中的数据会丢失，因此常用 volume 保存持久化数据。

示例：MySQL 容器挂载本地目录

docker run -d \--name mydb \-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \-v /my/local/mysql:/var/lib/mysql \mysql:8

容器内 /var/lib/mysql 的数据将映射到宿主机 /my/local/mysql，保证重启后数据不丢。

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多容器部署：Docker Compose 示例

项目结构

myapp/
├── docker-compose.yml
├── app/
│   ├── app.js
│   ├── package.json
│   └── Dockerfile
└── db/

docker-compose.yml

version: '3.8'
services:web:build: ./appports:- "3000:3000"depends_on:- dbdb:image: mysql:8environment:MYSQL_ROOT_PASSWORD: rootvolumes:- db_data:/var/lib/mysqlvolumes:db_data:

构建并启动容器组

docker-compose up -d

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容器之间通信

在 Compose 中，各服务默认加入同一网络，可以直接通过服务名访问：

// 在 web 服务代码中
mysql.createConnection({host: 'db',   // Compose 中的服务名user: 'root',password: 'root'
});

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Docker 常用工具和高级功能

• Docker Volume：管理数据持久化
• Docker Network：自定义网络让容器之间安全通信
• Docker Compose：本地开发和测试的神器
• Dockerfile 构建优化：
  • 多阶段构建（multi-stage）
  • 合理利用缓存层
  • 使用 .dockerignore 排除无关文件

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清理命令合集

# 清除所有停止的容器
docker container prune# 清除未使用的镜像
docker image prune# 清理所有未使用的数据（包括镜像、容器、卷等）
docker system prune -a

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参考资料

• DOCKER 101: INTRODUCTION TO DOCKER WEBINAR RECAP
• Docker 入门教程
• Docker container vs Virtual machine
• How to Create Docker Container using Dockerfile
• 理解 Docker（2）：Docker 镜像
• 为什么要使用 Docker？
• What is Docker
• 持续集成是什么？