Docker入门教程：轻松掌握容器化技术

Docker 是一个开源的应用容器引擎，它让开发者可以轻松地将应用及其依赖打包成独立的容器，然后部署到任何支持的机器上。容器技术通过沙箱机制实现了相互隔离，确保应用程序之间的独立性。Docker 使用客户端-服务器架构，并依赖于 Linux 内核的功能来实现资源的高效利用和隔离。

Docker是什么

Docker 是基于Linux 内核的特性，在用户空间实现容器技术，使得应用程序可以打包成独立的容器。容器运行时，会创建一个运行时环境，该环境包含应用程序运行所需的全部库、依赖项和配置文件，且容器之间彼此隔离，不会相互影响。

Docker的工作原理

Docker 使用客户端-服务器架构，Docker 客户端向 Docker 守护进程发送指令。守护进程负责执行这些指令，并管理 Docker 对象的生命周期。Docker 对象包括镜像、容器、网络和数据卷等。

Docker 镜像是只读的，由应用代码、运行时、库、环境变量和配置文件等组成。容器是镜像的运行实例，可以启动、停止、删除等。

Docker 使用 Linux 内核的 cgroups、namespaces 等功能来实现容器的隔离与资源限制。每个容器都有自己的网络、存储和进程空间，它们之间通信和使用资源的方式都受到限制和隔离。

Docker的优势

Docker 的优势包括：

• 轻量级：相比于传统的虚拟机，Docker 容器的体积更小，启动速度更快。
• 可移植性：Docker 容器可以在任何安装了 Docker 的机器上运行，无需担心环境依赖。
• 可维护性：使用 Docker，可以方便地升级、回滚和维护应用。
• 一致性：开发环境和生产环境的容器配置一致，减少了“它在我的机器上运行良好，但在生产中却失败”的问题。
• 资源利用率：由于容器内不包含操作系统，每个容器使用的资源更少，更高效。

Windows系统安装Docker

1. 访问 Docker 官方网站，下载适用于 Windows 的 Docker 版本。
2. 安装过程中，确保安装 Docker Desktop，并选择是否安装可选组件。
3. 安装完成后，启动 Docker Desktop。
4. 打开命令行工具，输入 docker --version 检查 Docker 是否安装成功。

docker --version

Mac系统安装Docker

1. 访问 Docker 官方网站，下载适用于 Mac 的 Docker 版本。
2. 安装过程中，确保安装 Docker Desktop，并选择是否安装可选组件。
3. 安装完成后，启动 Docker Desktop。
4. 打开命令行工具，输入 docker --version 检查 Docker 是否安装成功。

docker --version

Linux系统安装Docker

1. 添加 Docker 的官方 GPG 密钥：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

2. 添加 Docker 的稳定版仓库：

   sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

3. 安装 Docker：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

4. 验证 Docker 安装成功：

   docker --version

Docker 提供了丰富的命令来操作镜像、容器、网络和存储等。以下是一些常用的 Docker 命令和示例代码。

Docker镜像管理

镜像是 Docker 容器的基础，它包含应用及其依赖项。通过镜像管理命令，可以获取、创建、删除镜像等。

1. 拉取镜像：使用 docker pull 命令从 Docker Hub 获取镜像。

   docker pull nginx:latest

2. 查看镜像：使用 docker images 命令列出所有本地镜像。

   docker images

3. 删除镜像：使用 docker rmi 命令删除镜像。

   docker rmi nginx:latest

Docker容器管理

容器是镜像的运行实例，可以创建、启动、停止、删除容器等。

1. 创建并运行容器：使用 docker run 命令创建并运行容器。

   docker run -d --name my-nginx nginx:latest

2. 查看正在运行的容器：使用 docker ps 命令列出所有正在运行的容器。

   docker ps

3. 查看所有容器：使用 docker ps -a 命令列出所有容器，包括已停止的容器。

   docker ps -a

4. 停止容器：使用 docker stop 命令停止容器。

   docker stop my-nginx

5. 删除容器：使用 docker rm 命令删除容器。

   docker rm my-nginx

Docker网络和存储管理

Docker 提供了对网络和存储的管理命令。

1. 查看网络：使用 docker network ls 命令列出所有网络。

   docker network ls

2. 创建自定义网络：使用 docker network create 命令创建自定义网络。

   docker network create my-net

3. 查看数据卷：使用 docker volume ls 命令列出所有数据卷。

   docker volume ls

4. 创建数据卷：使用 docker volume create 命令创建数据卷。

   docker volume create my-volume

构建 Docker 镜像是使用 Docker 的一个重要步骤。通过 Dockerfile，可以自动化构建过程。

使用Dockerfile构建镜像

Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列指令，用于构建 Docker 镜像。以下是一个简单的 Dockerfile 示例，用于构建一个运行 nginx 的镜像。

# 使用官方的基础镜像
FROM nginx:latest

# 将本地的 nginx.conf 文件复制到镜像中
COPY nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf

# 暴露 80 端口
EXPOSE 80

# 设置容器启动时运行的命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

基础Dockerfile指令

以下是一些常用的 Dockerfile 指令：

• FROM：指定基础镜像。
• COPY：将文件或目录从构建环境复制到镜像中。
• EXPOSE：声明容器运行时监听的端口。
• CMD：容器启动时运行的命令。
• ENV：设置环境变量。
• RUN：在构建镜像时执行命令。
• WORKDIR：设置工作目录。
• ENTRYPOINT：定义容器启动时运行的命令。

详细说明和示例：

# 设置环境变量
ENV MYVAR=hello

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 指定容器启动时运行的命令
ENTRYPOINT ["python", "app.py"]

Docker 可以应用于多种场景，包括开发环境搭建、应用部署、微服务架构等。

开发环境搭建

使用 Docker 搭建开发环境，可以确保所有开发者在相同的环境中工作，减少环境差异导致的问题。

1. 创建 Dockerfile：

   FROM ubuntu:latest
   
   RUN apt-get update && apt-get install -y nodejs npm
   
   WORKDIR /app
   
   COPY package.json package-lock.json ./
   
   RUN npm install
   
   COPY . .
   
   CMD ["npm", "start"]

2. 构建并运行镜像：

   docker build -t my-app .
   docker run -it --name my-app-container my-app

应用部署

使用 Docker 部署应用，可以简化部署流程，提高部署效率。

1. 创建 Dockerfile：

   FROM nginx:latest
   
   COPY build /usr/share/nginx/html
   
   EXPOSE 80
   
   CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

2. 构建并运行镜像：

   docker build -t my-web-app .
   docker run -d -p 8080:80 --name my-web-app-container my-web-app

微服务架构

使用 Docker 构建微服务架构，可以轻松地部署和维护多个服务。

1. 创建 Dockerfile：

   FROM python:3.8-alpine
   
   WORKDIR /app
   
   COPY requirements.txt .
   RUN pip install -r requirements.txt
   
   COPY . .
   
   CMD ["python", "app.py"]

2. 构建并运行镜像：

   docker build -t my-service .
   docker run -d -p 5000:5000 --name my-service-container my-service

Docker Compose入门

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。它使用 docker-compose.yml 文件来配置应用服务，然后使用 docker-compose up 命令来启动服务。

1. 创建 docker-compose.yml 文件：

   version: '3'
   services:
     web:
       build: .
       ports:
         - "5000:5000"
     db:
       image: postgres
       environment:
         POSTGRES_PASSWORD: example

   web 服务定义了构建目录，并将本地的 Dockerfile 用于构建。db 服务使用 postgres 镜像，并设置环境变量以配置数据库密码。

2. 构建并启动服务：

   docker-compose up --build

Docker Swarm基础

Docker Swarm 是 Docker 的原生集群管理工具，可以将多个 Docker 主机组成一个虚拟的 Docker 主机。以下是一个简单的 Swarm 集群配置示例。

1. 初始化 Swarm：

   docker swarm init

2. 加入 Swarm：

   docker swarm join --token <token> <manager-ip>:2377

3. 部署服务：

   version: '3'
   services:
     web:
       image: nginx:latest
       deploy:
         replicas: 2
         update_config:
           parallelism: 2
           delay: 10s
         rollback_config:
           parallelism: 2
           delay: 10s

   该配置定义了一个名为 web 的服务，使用 nginx:latest 镜像，并设置副本数为 2，更新和回滚配置。

4. 构建并部署服务：

   docker stack deploy -c docker-compose.yml my-app

Docker安全最佳实践

确保 Docker 安全是使用 Docker 时的重要一环。以下是一些建议的最佳实践：

1. 使用最小权限：

   • 只向应用和服务提供必要的权限。
   • 在 Dockerfile 中使用 USER 指令指定非 root 用户运行容器。

2. 限制容器资源：

   • 使用 cgroups 限制容器的 CPU、内存等资源。
   • 为容器设置合适的资源限制，避免容器抢占主机资源。

3. 使用安全的镜像：

   • 从官方或可信的镜像源拉取镜像。
   • 使用安全扫描工具扫描镜像，确保镜像中没有已知漏洞。
   • 为镜像签名，确保镜像来源可信。

4. 使用 HTTPS 和 TLS 连接：

   • 在开发和生产环境中使用 HTTPS 和 TLS 保护通信。
   • 配置 Docker 服务使用 HTTPS 和 TLS，增强通信安全性。

通过遵循这些最佳实践，可以显著提高 Docker 应用的安全性。