Docker入门

Docker入门

• 引言
• • 优势
• 主要概念
• • 1. 镜像
  • 2. 容器
  • 3. 仓库
• 常用命令
• • 1. 基础命令
  • 2. 镜像命令
  • 3. 容器命令
• 容器数据管理
• • 1. 数据卷（Volume）
  • • 概念
    • 特性
    • 使用
  • 2. 绑定挂载（bind mounts）
  • • 概念
    • 特性
  • 数据卷和绑定挂载区别
  • 如何选择
• Dockerfile
• • 概念
  • Dockerfile构建过程
  • Dockerfile指令选项
• 实战测试
• 进阶之Docker Compose
• 补充：–volume和–mount

引言

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打包成一个轻量级、可移植的容器，然后发布到任何流行的 Linux 或 Windows 机器上。容器之间相互隔离，且与宿主机共享操作系统内核，因此比传统的虚拟机更轻量、启动更快。

优势

• 环境一致性：解决了“在我机器上能跑，在你机器上就不行”的问题。通过将应用和环境一起打包，你可以确保应用在任何地方都以相同的方式运行。

• 快速部署：容器启动只需秒级，比虚拟机分钟级的启动速度快得多。

• 资源利用率高：容器共享宿主机内核，无需为每个应用分配完整的操作系统，因此磁盘占用小，内存和CPU消耗更低。

• 易于扩展：结合容器编排工具（如 Kubernetes、Docker Swarm），可以轻松实现应用的横向扩展。

• 版本控制和可复用性：Docker 镜像可以像代码一样进行版本管理，并可以分享到公共或私有仓库，方便团队协作。

主要概念

1. 镜像

镜像是一个只读模板，包含了运行应用所需的文件系统、依赖库、环境变量和启动命令。可以理解为容器的“源代码”。 镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。 镜像可以通过Dockerfile定义，并可以从Docker Hub等公共或私有仓库中获取。 Docker 在设计时，就充分利用分层存储（Union FS）的技术，将其设计为分层存储的架构。

分层存储（Union FS）：即 统一文件系统（Union File System）技术能够将不同的层整合成一个文件系统，为这些层提供了一个统一的视角，这样就隐藏了多层的存在，在 用户 的角度看来，只存在一个文件系统。

2. 容器

镜像的运行实例。你可以启动、停止、删除容器，容器共享宿主机的操作系统内核，但彼此之间是隔离的。 容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行在属于自己的独立的命名空间。因此容器可以拥有自己的root文件系统、自己的网络配置、自己的进程空问，甚至自己的用户空间。

前面讲过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，我们可以称这个是为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层（读写层）。

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。

3. 仓库

存放镜像的地方。镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是，如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要这样一个集中的存储、分发镜像的服务。最著名的公共仓库是 Docker Hub。你可以从仓库拉取镜像，也可以将自己构建的镜像推送到仓库。

常用命令

Docker有非常丰富的命令，以下是一些常用的命令。

1. 基础命令

​docker version #显示docker详细信息
docker info #显示docker的系统信息，包括镜像和容器的数量
docker –help #docker帮助命令手册

2. 镜像命令

docker images #查看所有本地主机的镜像
docker search 镜像名 #搜索镜像
docker pull 镜像名 [标签] #下载镜像（如果不写tag，默认是latest）
docker push 镜像名 #推送镜像
docker rmi 镜像名 [标签] #删除镜像 docker rmi -f $(docker images -aq) 删除全部镜像
docker tag 镜像名:版本 新镜像名:版本 #复制镜像并且修改名称
docker commit -a "xxx" -c "xxx" 镜像ID 名字：版本 #提交镜像
-a :提交的镜像作者；
-c :使用Dockerfile指令来创建镜像；
-m :提交时的说明文字；

docker load -i /xxx/xxx.tar #导入镜像
docker save -o /xxx/xxx.tar #保存一个镜像为一个tar包

3. 容器命令

docker run [可选参数] image 命令 #启动容器（无镜像会先下载镜像）
#参数说明
–name = "Name" 容器名字
-c 后面跟待完成的命令
-d 以后台方式运行并且返回ID，启动守护进程式容器
-i 使用交互方式运行容器，通常与t同时使用
-t 为容器重新分配一个伪输入终端。也即启动交互式容器
-p 指定容器端口 -p 容器端口:物理机端口 映射端口
-P 随机指定端口
-v 给容器挂载存储卷

docker build #创建镜像 -f：指定dockerfile文件路径 -t：镜像名字以及标签
docker logs 容器实例的ID #查看容器日志
docker rename 旧名字 新名字 # 给容器重新命名
docker top 容器实例的ID #查看容器内进程
docker ps -a #列出所有容器（不加-a就是在运行的）
docker rm 容器实例的ID #删除容器（正在运行容器不能删除，除非加-f选项）
docker kill 容器实例的ID #杀掉容器
docker history 容器实例的ID #查看docker镜像的变更历史
docker start 容器实例的ID #启动容器
docker restart 容器实例的ID #重启容器
docker stop 容器实例的ID #停止正在运行的容器
docker attach /docker exec 容器实例的ID #同为进入容器命令，不同的是attach连接终止会让容器退出后台运行，而exec不会。并且，docker attach是进入正在执行的终端，不会情动新的进程，而docker exec则会开启一个新的终端，可以在里面操作。
docker image inspect 容器名称：容器标签 #查看容器内源数据
docker cp 容器id：容器内路径 目的主机路径 #从容器内拷贝文件到主机（常用）或者从主机拷贝到容器（一般用挂载）
exit #直接退出容器
crlt + P + Q #退出容器但是不终止运行

容器数据管理

docker容器在产生数据的时候，如果不通过docker commit生成新的镜像，使得数据作为镜像的一部分保存下来，那么当容器删除之后，数据自然而然的也会消失。 为了持久化数据或在多个容器之间共享数据，有两种方式可以实现：数据卷、绑定挂载。

1. 数据卷（Volume）

概念

卷就是目录或者文件，存在一个或者多个容器之中，由docker挂载到容器，但是不属于联合文件系统，因此能够绕过UFS提供一些用于持续存储或者共享数据的特性。

卷的设计目的就是数据的持久化，完全独立于容器的生存周期，因此docker不会在容器删除时删除其挂载的数据卷。

特性

数据卷具有以下特性：

• 数据卷可以在容器之间共享和重用；
• 对数据卷的修改可以直接生效；
• 更新数据卷不会影响镜像；
• 数据卷默认会一直存在，即使容器被删除。

使用

# 创建一个数据卷
docker volume create my-data

# 列出所有数据卷
docker volume ls

# 查看数据卷详情
docker volume inspect my-data

# 删除数据卷
docker volume rm my-data

# 使用 –mount 或 -v 参数挂载数据卷
docker run -d -p 8080:80 –name my-nginx –mount source=my-data,target=/usr/share/nginx/html nginx
# 或使用旧式语法 -v my-data:/usr/share/nginx/html
docker run -d -p 8080:80 –name my-nginx -v my-data:/usr/share/nginx/html nginx

这样，容器内的 /usr/share/nginx/html 目录就对应到了宿主机的 my-data 数据卷中。即使删除容器，数据卷中的数据依然保留，可以重新挂载到新容器。

假设我们运行一个 MySQL 容器，需要持久化数据库文件：

# 创建数据卷
docker volume create mysql-data

# 运行 MySQL 容器，挂载数据卷到 /var/lib/mysql
docker run -d –name mysql-db -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw -v mysql-data:/var/lib/mysql mysql:8.0

2. 绑定挂载（bind mounts）

概念

绑定挂载是Docker早期提供的数据持久化存储方式，是将宿主机的目录/文件直接挂载到容器中，并绑定在容器指定的目录/文件上。这种方式使得宿主机上的文件系统可以直接被容器访问和修改。

特性

• 挂载目录/文件非常方便，但文件的备份跟迁移相对麻烦；
• 挂载的目录/文件无法通过Docker本身进行管理；
• 挂载的目录/文件使用的磁盘空间可能会受其他程序影响；
• 挂载的目录/文件可以便捷的在宿主机上进行查看及管理。

数据卷和绑定挂载区别

数据卷和绑定挂载都用于将宿主机上的目录或文件挂载到容器中，从而实现数据的持久化、共享和备份。但二者在管理方式和使用场景等方面存在区别。

如何选择

• 生产环境，尤其是数据库、缓存等有状态服务：首选数据卷。它们更安全、更可移植，且 Docker 会负责管理存储细节。

• 开发环境，需要实时同步代码：首选绑定挂载。你可以直接在 IDE 中修改代码，容器内的应用会自动感知变化（如果应用支持热重载）。

• 在容器之间共享数据：如果容器在同一宿主机，绑定挂载也能用；但如果需要跨主机共享，则必须使用数据卷（配合网络存储驱动）。

• 配置注入：两者都可以，但绑定挂载更直接（如挂载一个配置文件）。

Dockerfile

概念

Dockerfile是一个创建镜像所有命令的文本文件，包含了一条条指令和说明, 每条指令构建一层,，通过docker build命令，根据Dockerfile的内容构建镜像，因此每一条指令的内容, 就是描述该层如何构建。有了Dockefile,，就可以制定自己的docker镜像规则,只需要在Dockerfile上添加或者修改指令,就可生成docker 镜像。

Dockerfile构建过程

dockerfile的关键字建议使用大写，它是从上往下按照循序执行的，在dockerfile中，#代表注释。我们可以通过这个脚本来生成镜像，脚本中的每一个命令，都是一层镜像。

dockerfile是面向开发的，发布项目做镜像的时候就要编写dockerfile文件。 dockerfile：构建文件，定义了一切的步骤，源代码。 dockerImanges：通过dockerfile构建生成的镜像，最终发布和运行的产品。 docker容器：容器就是镜像运行起来提供服务的。

Dockerfile指令选项

Dockerfile 指令选项:

FROM #基础镜像 。 （centos）
MAINTAINER #镜像的作者和邮箱。（已被弃用，结尾介绍代替词）
RUN #镜像构建的时候需要执行的命令。
CMD #类似于 RUN 指令，用于运行程序（只有最后一个会生效，可被替代）
EXPOSE #对外开放的端口。
ENV #设置环境变量，定义了环境变量，那么在后续的指令中，就可以使用这个环境变量。
ADD # 步骤：tomcat镜像，这个tomcat压缩包。添加内容。
COPY #复制指令，将文件拷贝到镜像中。
VOLUME #设置卷，挂载的主机目录。
USER #用于指定执行后续命令的用户和用户组，
这边只是切换后续命令执行的用户（用户和用户组必须提前已经存在）。
WORKDIR #工作目录（类似CD命令）。
ENTRYPOINT #类似于 CMD 指令，但其不会被 docker run
的命令行参数指定的指令所覆盖，会追加命令。
ONBUILD #当构建一个被继承Dokcerfile，就会运行ONBUILD的指令。出发执行。

注意：CMD类似于 RUN 指令，用于运行程序，但二者运行的时间点不同:
CMD 在docker run 时运行。
RUN 是在 docker build。
作用：为启动的容器指定默认要运行的程序，程序运行结束，容器也就结束。
CMD 指令指定的程序可被 docker run 命令行参数中指定要运行的程序所覆盖。
如果 Dockerfile 中如果存在多个 CMD 指令，仅最后一个生效。

LABEL（MAINTALNER已经被弃用了，目前是使用LABEL代替）
LABEL 指令用来给镜像添加一些元数据（metadata），以键值对的形式，语法格式如下：
LABEL <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> ...
比如我们可以添加镜像的作者：
LABEL org.opencontainers.image.authors="runoob"

实战测试

创建一个简单的 Node.js 应用，并用 Docker 容器化它。

mkdir my-node-app
cd my-node-app

{
"name": "my-node-app",
"version": "1.0.0",
"main": "index.js",
"scripts": {
"start": "node index.js"
},
"dependencies": {
"express": "^4.18.2"
}
}

const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;

app.get('/', (req, res) => {
res.send('Hello from Docker!');
});

app.listen(port, () => {
console.log(`App listening at http://localhost:${port}`);
});

# 使用官方 Node.js 镜像作为基础
FROM node:18-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制 package.json 和 package-lock.json（如果有）
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm install

# 复制应用代码
COPY . .

# 暴露应用端口
EXPOSE 3000

# 启动应用
CMD ["npm", "start"]

docker build -t my-node-app .

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

docker stop my-app
docker rm my-app

进阶之Docker Compose

在实际项目中，应用往往由多个服务组成（比如前端、后端、数据库）。手动管理每个容器会很繁琐，这时我们可以使用 Docker Compose。Docker Compose 允许你通过一个 YAML 文件定义所有服务，然后用一条命令启动整个应用。

下面是一个简单的例子，包含一个 Node.js 应用和一个 Redis 缓存：

# docker-compose.yml
version: '3'
services:
web:
build: .
ports:
– "3000:3000"
depends_on:
– redis
volumes:
– .:/app # 绑定挂载，便于开发热重载
redis:
image: "redis:alpine"
volumes:
– redis-data:/data # 使用命名卷持久化 Redis 数据

volumes:
redis-data: # 声明命名卷

执行如下命令以启动整个应用栈。

docker-compose up -d

补充：–volume和–mount

简单来说，-v（或 –volume）是更古老、更简洁的语法，它将所有配置选项糅合在一个字符串里。而 –mount 是更新、更详细的语法，它将配置选项分开，可读性更强，也更明确。

使用建议

docker run -d -v my-data:/app/data my-app

docker run -d \\
–mount source=my-data,target=/app/data \\
my-app

参考： docker的使用 Docker Composes使用