Docker学习

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Docker是什么

Docker 是一套把应用连同运行环境一起打包、并在任何机器上几乎一致运行的容器技术。

docker

主要解决三类问题：

  1. 环境一致：利用容器技术，减少本地和真实机器运行环境不一致的问题
  2. 交付标准化：发布物从「一堆文件 + 安装步骤」变成「一个镜像 + 一条启动命令」
  3. 隔离与密度：多个docker容器能跑在同一台物理机上，彼此进程级隔离，相比虚拟机更轻量级

Docker容器与虚拟机的区别

Docker容器

Docker容器之间共用同一个系统内核

docker1

虚拟机

每个虚拟机包含完整的操作系统内核

docker2

Docker是如何实现容器化的

Docker利用了Linux内核的两大原生功能 实现容器化：

  • Cgroups：限制和隔离进程的资源使用，为每个容器设置内存、cpu等资源使用上限，确保一个容器的资源消耗不会影响其他容器和宿主机
  • Namespaces：隔离进程的资源视图，使得容器只能看到自己的文件目录、网络资源而看不到宿主机的，让容器看起来还是一个进程

镜像（Image）

镜像是一份用来创造容器的配置文件，通过一个镜像可以创建多个容器，里面通常包括：

  • 应用程序（编译产物或脚本）
  • 依赖（系统库、运行时如 Node、JRE）
  • 元数据（启动命令、环境变量默认值、暴露端口说明等）

Docker Hub

Docker的官方镜像仓库是Docker Hub，存储官方和其他开发者分享的镜像

镜像相关的常用命令

  • docker build：根据 Dockerfile 构建镜像
  • docker pull：从仓库 拉取镜像
  • docker images：列出本地镜像

利用Dive分析镜像

我们可以通过Dive分析镜像组成，以一个node镜像（koa）为例，整个镜像组成包括：

  • 基础系统层（用户态文件系统、基础系统库）：FROM blobs、apt-get
  • 业务代码相关（COPY）：业务文件被打进镜像的层
  • 应用依赖层：RUN npm install # buildkit，也就是node_modules里的依赖

dive

通过这里也可以看到，Docker 镜像不是一个单文件，而是由多层（layer）叠加出来的，详细见：layer概念

容器（Container）

容器可以理解成最小型的一个操作系统环境，可以对各种服务以及应用容器化，是镜像的运行实例

容器相关常用命令

  • docker run
  • docker ps
  • docker container
  • docker rm

后台运行

让容器在后台运行，不影响当前命令行

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docker run -d

端口映射

容器的网络和宿主机的网络是隔离的，默认情况下并不能从宿主机直接访问到docker的内部网络，所以要把容器内的端口和宿主机的端口做一个映射

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docker run -p xxxx:xxxx

端口映射

挂载卷

绑定挂载
-v：把宿主机和容器的文件目录进行绑定，常用于数据的持久化缓存
因为删除容器时，容器内的数据会被永久删除掉， 如果使用挂载卷，容器对应的数据也会被保存到宿主机对应的文件目录里

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docker run -v /Users/you/data:/app/data my-image

挂载卷

命名卷

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docker volume create

（第一次创建时会把容器里的文件复制过来）

设置环境变量

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docker run -e

容器改名

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docker run --name

控制台进入容器进行交互

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docker run -it

容器停止时自动删除容器

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docker run --rm

容器停止后的重启策略

–restart always：停止就立马重启

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docker run --restart always nginx:alpine

unless-stop：手动停止不会强制重启 

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docker run --restart unless-stopped nginx:alpine

测试容器

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docker exec

Dockerfile

在使用 docker 部署自己应用时，往往需要独立构建镜像。

docker 使用 Dockerfile 作为配置文件构建镜像，简单看一个 nginx静态资源服务器的 dockerfile：

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# ====== build stage ======
FROM node:20-alpine AS builder

WORKDIR /app
COPY package.json yarn.lock ./
RUN yarn install --frozen-lockfile

COPY . .
RUN yarn build

# ====== runtime stage ======
FROM nginx:1.27-alpine

# 拷贝 nginx 配置
COPY nginx.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf

# 拷贝前端静态产物
COPY --from=builder /app/build /usr/share/nginx/html

EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

FROM

声明这一 stage 的基础镜像，后面的 RUN、COPY 等都基于它的文件系统和环境。

ADD

把构建上下文里的文件/目录（或一个 URL）放进镜像指定路径。

RUN

在构建镜像时执行一条或多条 shell 命令（安装依赖、编译、npm run build 等）。

CMD

指定容器启动时默认执行的命令（主进程）。镜像可以没有 ENTRYPOINT 时，CMD 就是容器入口。

Layer（分层）的概念

Docker 镜像不是一个单文件，而是由多层（layer）叠加出来的

  • 每条 RUN / COPY / ADD 指令通常会产生一层（FROM 是基础层）。
  • 层是只读的，容器启动后会在最上面再加一层可写层（容器层）。
  • 在构建时可以利用缓存，详细可见：Docker构建缓存

对应上面的 Dockerfile，大致可以理解为：

  • FROM node:20-alpine AS builder：构建阶段基础层（Node 运行时 + Alpine 用户态）。
  • COPY package.json yarn.lock ./ + RUN yarn install --frozen-lockfile：依赖清单层 + 依赖安装层
  • COPY . . + RUN yarn build：业务代码层 + 构建产物层（生成前端静态文件）。
  • FROM nginx:1.27-alpine：运行阶段基础层（仅保留 nginx 运行环境）。
  • COPY nginx.conf ... + COPY --from=builder /app/build ...：运行时配置层 + 静态产物层
  • EXPOSE 80、CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]：镜像元数据（端口声明与启动命令）

利用dive验证：
dive2

Docker Network

bridge模式

宿主机网络和容器网络隔离，通过bridge去做端口映射

host模式

直接使用宿主机网络的模式

none模式

不联网

Docker Compose

容器编排技术

compose up

compose down

K8s

大规模的容器编排