Docker快速入门——第二章Docker基本概念

第一章传送：Docker快速入门——第一章Docker入门​

Docker 镜像

1.什么是Docker镜像

Docker 镜像(Images) 是一个只读模板，用于创建Docker容器（Container）它包含了运行某一个应用程序所需的一切：

• 操作系统基础（如Ubuntu、Alpine）
• 运行时环境（如Python、Node.js、Java）
• 应用代码
• 依赖库、配置文件等

“📌类比理解：

镜像（Image） ≈ 类（Class）

容器（Container） ≈ 对象（Instance）
你可以用同一个镜像启动多个容器，就像用一个类创建多个对象。”

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2.Docker镜像的核心特点

只读性	镜像本身不可修改，确保一致性与可重现性
分层结构（Layered）	镜像由多个只读层（layers）叠加而成，每一层代表一个文件系统变更
写时复制（Copy-on-Write）	容器启动时，在镜像顶部添加一个可写层，只有修改文件时才复制到该层
轻量 & 高效	多个镜像可共享相同的基础层，节省磁盘和网络带宽
可移植	镜像可在任何安装了 Docker 的环境中运行（“Build once, run anywhere”）

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3.镜像的分层结构（Layering）

Docker 镜像不是单一的“大文件”，而是由多个只读层（Layers） 按顺序叠加而成。
每一层代表文件系统的一次变更（change），比如安装一个软件、复制一个文件、设置环境变量等。每一层都是只读的，层与层之间是增量存储（只记录变化），多个镜像可以共享相同的底层（如基础操作系统层）

Docker 镜像 = 一个“透明的三明治”
假设你要做一个三明治：

最底层：一片面包（基础操作系统，比如 Ubuntu）
中间层：涂上花生酱（安装 Python）
再上一层：放上果酱（安装 Flask 框架）
最顶层：放上你的应用代码（app.py）
这个三明治做好后，不能直接吃（因为它是“只读模板”），但你可以：

复制一份，然后在上面加生菜、番茄（这就是“容器”）
别人也可以用同样的配方做一模一样的三明治

4.如何管理Docker镜像

常用命令

docker images	列出本地所有镜像
docker pull <image>	从 Registry 拉取镜像（如docker pull nginx）
docker build -t myapp .	从 Dockerfile 构建镜像
docker rmi <image>	删除本地镜像
docker inspect <image>	查看镜像详细信息（包括层、配置等）
docker history <image>	查看镜像的构建历史和各层大小

5.镜像的命名与标签

镜像名称格式：[registry-host/] [namespace/] repository[:tag]

例如：nginx:latest、library/ubuntu:22.04、myregistry.com/myapp:v1.0
latest 是默认标签，但不推荐在生产中使用，建议使用明确版本号（如 v1.2.3）以确保可重现性。

6.Dockerfile：构建镜像的“配方”

Docker镜像通常通过Dockerfile定义。这是一个文本文件，包含一系列指令：

# 使用官方 Python 基础镜像
FROM python:3.11-slim# 设置工作目录
WORKDIR /app# 复制依赖文件并安装
COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt# 复制应用代码
COPY . .# 暴露端口
EXPOSE 5000# 启动命令
CMD ["python", "app.py"]

运行：

docker build -t my-python-app .

Docker 容器

1.什么是 Docker 容器？

Docker 容器是一个标准化的软件单元，它将应用程序及其所有依赖（如代码、运行时、系统工具、库和配置文件）打包在一起，确保应用在任何支持 Docker 的环境中都能一致地运行。

2.容器的核心特性

• 隔离性：每个容器拥有独立的文件系统、网络、进程空间等（通过 Linux 的 namespaces 和 cgroups 实现）。
• 轻量级：不包含完整操作系统，启动通常只需几毫秒到几秒。
• 可移植性：一次构建，随处运行（“Build Once, Run Anywhere”）。
• 版本控制：容器基于镜像（Image）创建，镜像可版本化、分层存储。
• 可扩展性：支持快速复制多个相同容器实例，便于水平扩展。

3.容器的生命周期

Docker 容器有以下几种状态：

• Created：已创建但未启动。
• Running：正在运行。
• Paused：暂停运行。
• Stopped/Exited：已停止。
• Dead：容器处于不可恢复状态。

常用命令管理容器生命周期：

# 启动容器
docker run -d --name myapp nginx# 查看运行中的容器
docker ps# 停止容器
docker stop myapp# 启动已停止的容器
docker start myapp# 删除容器
docker rm myapp# 进入容器内部（交互式）
docker exec -it myapp /bin/bash

4.容器与镜像的关系

• 镜像（Image）：只读模板，用于创建容器。例如 nginx:latest。
• 容器（Container）：镜像的运行实例。容器在镜像之上添加一个可写层（称为容器层）。

"✅简单理解：把镜像类比于Java中的类（Class），容器是对象（Instance）"

镜像使用的是分层存储，容器也是如此。每一个容器运行时，是以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层，我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层。

容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。

按照 Docker 最佳实践的要求，容器不应该向其存储层内写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作，都应该使用数据卷（Volume） 、或者 绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。

数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此，使用数据卷后，容器删除或者重新运行之后，数据却不会丢失。

Docker 仓库

Docker 仓库（Docker Registry）是用于存储、分发和管理 Docker 镜像（Images）的服务。它是 Docker 生态系统中不可或缺的一部分，使得开发者可以轻松地共享和部署容器化应用。

1. 什么是 Docker 仓库？

Docker 仓库是一个集中存放 Docker 镜像的地方。你可以把它理解为“镜像的代码仓库”，类似于 Git 仓库之于源代码。

• 镜像（Image）：应用的打包模板。
• 仓库（Repository）：一组相关镜像的集合（通常是一个应用的不同版本）。
• 注册表（Registry）：托管多个仓库的服务。

2.Docker仓库的类型

1.公共仓库

• 特点：任何人都可以拉取（pull）镜像，部分允许公开推送（push）。
• 适用场景：开源项目、官方基础镜像分发。

公有仓库是允许用户免费上传、下载的公开镜像服务。比如官方的 Docker Hub ，也是默认的 Docker Repository，里面拥有着大量的高质量镜像。但是国内访问它可能比较慢，国内的云服务商提供了针对 Docker Hub 的镜像服务（Registry Mirror），这些镜像服务被称为镜像加速器。国内常见有阿里云加速器、网易加速器、DaoCloud 加速器等。

2.私有仓库

• 特点：仅授权用户可拉取或推送镜像，保障安全。
• 适用场景：企业内部应用、商业软件、敏感业务系统。

除了公有仓库外，用户还可以在本地搭建私有仓库。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像，可以直接使用做为私有 Registry 服务。开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现，足以支持 docker 命令，不影响使用。但不包含图形界面，以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。除了官方的 Docker Registry 外，还有第三方软件实现了 Docker Registry API，甚至提供了用户界面以及一些高级功能。比如，Harbor 和 Sonatype Nexus。