Docker 容器化基础

Docker 简介

Docker是一个开源的容器化平台，让开发者能够打包应用及其依赖到可移植的容器中。¹

容器 vs 虚拟机

特性	容器	虚拟机
启动时间	秒级	分钟级
资源占用	轻量（MB级）	重（GB级）
隔离性	进程级	硬件级
性能	近原生	有损耗

核心概念

镜像（Image）：只读模板，包含应用和依赖
容器（Container）：镜像的运行实例
仓库（Repository）：存储和分发镜像的场所

Docker 安装与配置

Linux

# Ubuntu
sudo apt update
sudo apt install docker.io
 
# 启动Docker
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker
 
# 添加当前用户到docker组（免sudo）
sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker

macOS / Windows

下载 Docker Desktop 安装包进行安装。

验证安装

docker --version
docker info
docker run hello-world

核心命令

镜像操作

# 拉取镜像
docker pull ubuntu:22.04
docker pull python:3.11-slim
docker pull nginx:latest
 
# 查看本地镜像
docker images
docker image ls
 
# 删除镜像
docker rmi ubuntu:22.04
docker rmi $(docker images -q)  # 删除所有镜像
 
# 构建镜像
docker build -t myapp:1.0 .
 
# 镜像标签
docker tag myapp:1.0 registry.com/myapp:1.0
 
# 推送镜像
docker push registry.com/myapp:1.0

容器操作

# 创建并启动容器
docker run -it ubuntu:22.04 /bin/bash
# -i: 交互模式
# -t: 分配终端
 
# 后台运行容器
docker run -d --name mynginx nginx
# -d: 后台运行
# --name: 指定容器名
 
# 查看运行中的容器
docker ps
 
# 查看所有容器（包括已停止）
docker ps -a
 
# 停止容器
docker stop mynginx
docker stop $(docker ps -q)  # 停止所有运行中的容器
 
# 启动已停止的容器
docker start mynginx
 
# 重启容器
docker restart mynginx
 
# 删除容器
docker rm mynginx
docker rm $(docker ps -aq)  # 删除所有容器
 
# 进入运行中的容器
docker exec -it mynginx /bin/bash
docker exec -it mynginx ls /app
 
# 查看容器日志
docker logs mynginx
docker logs -f mynginx  # 实时跟踪
docker logs --tail 100 mynginx  # 最后100行
 
# 查看容器信息
docker inspect mynginx
docker inspect --format '{{.NetworkSettings.IPAddress}}' mynginx

常用选项

# 端口映射
docker run -d -p 8080:80 nginx
# 主机端口:容器端口
 
# 卷挂载
docker run -d -v /host/data:/container/data nginx
docker run -d -v $(pwd)/app:/app:ro nginx  # 只读挂载
 
# 环境变量
docker run -d -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret mysql
 
# 容器命名
docker run -d --name mypostgres postgres
 
# 资源限制
docker run -d --memory=512m --cpus=0.5 nginx
 
# 网络模式
docker run --network=host nginx  # 主机网络

Dockerfile

Dockerfile是构建镜像的脚本文件。

常用指令

指令	说明
`FROM`	指定基础镜像
`RUN`	执行命令
`COPY`	复制文件
`ADD`	复制文件（支持URL和tar）
`WORKDIR`	设置工作目录
`ENV`	设置环境变量
`EXPOSE`	声明端口
`CMD`	容器启动命令
`ENTRYPOINT`	入口点

Python 应用示例

# 基础镜像
FROM python:3.11-slim
 
# 设置工作目录
WORKDIR /app
 
# 复制依赖文件
COPY requirements.txt .
 
# 安装依赖（利用构建缓存）
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
 
# 复制应用代码
COPY . .
 
# 环境变量
ENV FLASK_APP=app.py
ENV PYTHONUNBUFFERED=1
 
# 暴露端口
EXPOSE 5000
 
# 启动命令
CMD ["python", "app.py"]

Node.js 应用示例

# 多阶段构建
FROM node:18-alpine AS builder
 
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production
 
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules
COPY . .
 
EXPOSE 3000
CMD ["node", "server.js"]

构建缓存优化

# 顺序很重要：频繁变化的文件放最后
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .  # 应用代码放最后

.dockerignore

node_modules
.git
.env
*.log
dist
coverage

Docker Compose

Docker Compose用于定义和运行多容器应用。

docker-compose.yml

version: '3.8'
 
services:
  # Web应用
  web:
    build: .
    ports:
      - "8080:5000"
    environment:
      - REDIS_HOST=redis
      - DB_HOST=db
    depends_on:
      - redis
      - db
    volumes:
      - ./app:/app
    networks:
      - app-network
 
  # Redis缓存
  redis:
    image: redis:7-alpine
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - redis-data:/data
    networks:
      - app-network
 
  # 数据库
  db:
    image: postgres:15
    environment:
      POSTGRES_DB: myapp
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: password
    volumes:
      - postgres-data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - app-network
 
volumes:
  redis-data:
  postgres-data:
 
networks:
  app-network:
    driver: bridge

常用命令

# 启动所有服务
docker-compose up
 
# 后台运行
docker-compose up -d
 
# 重新构建镜像
docker-compose up --build
 
# 停止并删除
docker-compose down
 
# 查看日志
docker-compose logs -f web
 
# 扩展服务
docker-compose up -d --scale web=3
 
# 执行命令
docker-compose exec web python manage.py migrate

网络与存储

网络模式

模式	说明
bridge	默认模式，容器间通信
host	容器使用主机网络
overlay	Docker Swarm跨主机网络
none	无网络

# 创建网络
docker network create mynetwork
 
# 容器连接到网络
docker run -d --network=mynetwork --name=app1 nginx
 
# 容器间通信（通过DNS）
docker run -d --network=mynetwork --name=app2 nginx
# app1 可以通过 app2 这个名字访问 app2

存储卷

# 创建卷
docker volume create myvolume
 
# 查看卷
docker volume ls
docker volume inspect myvolume
 
# 容器使用卷
docker run -d -v myvolume:/data nginx
 
# 主机路径挂载
docker run -d -v /host/path:/container/path nginx

实战：完整Web应用

项目结构

project/
├── app/
│   ├── app.py
│   └── templates/
├── Dockerfile
├── docker-compose.yml
├── requirements.txt
└── .dockerignore

Flask 应用

# app/app.py
from flask import Flask, jsonify
import redis
import os
 
app = Flask(__name__)
 
redis_client = redis.Redis(
    host=os.environ.get('REDIS_HOST', 'localhost'),
    port=6379
)
 
@app.route('/')
def index():
    return jsonify({'message': 'Hello from Docker!'})
 
@app.route('/count')
def count():
    count = redis_client.incr('hits')
    return jsonify({'hits': count})
 
if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

requirements.txt

flask==3.0.0
redis==5.0.1
gunicorn==21.2.0

Dockerfile

FROM python:3.11-slim
 
WORKDIR /app
 
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
 
COPY app/ ./app/
 
ENV FLASK_APP=app/app.py
 
EXPOSE 5000
 
CMD ["gunicorn", "-b", "0.0.0.0:5000", "app:app"]

docker-compose.yml

version: '3.8'
 
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "8080:5000"
    environment:
      REDIS_HOST: redis
    depends_on:
      - redis
 
  redis:
    image: redis:7-alpine
    ports:
      - "6379:6379"

启动

docker-compose up --build
curl http://localhost:8080/count

最佳实践

镜像优化

使用轻量级基础镜像

# 推荐
FROM python:3.11-slim
FROM alpine:latest
 
# 避免
FROM python:3.11  # 太大
FROM ubuntu:latest

多阶段构建

# 构建阶段
FROM golang:1.21 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN go build -o myapp
 
# 运行阶段
FROM alpine:latest
COPY --from=builder /app/myapp /usr/local/bin/
CMD ["myapp"]

减少层数

# 合并RUN指令
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y package1 package2 && \
    apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

利用构建缓存

# 变化少的放前面
COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .

安全建议

不要用root运行容器

RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup
USER appuser

扫描镜像漏洞
```
docker scan myimage:tag
```

使用可信基础镜像

FROM python:3.11.0@sha256:xxx  # 指定摘要

参考资料

Docker Official Documentation. https://docs.docker.com/ ↩

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存储卷

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项目结构

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启动

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Flask 应用

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安全建议

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