Docker

介紹

Docker 是一個開源的應用容器引擎，它允許開發者將應用及其依賴打包進一個輕量級、可移植的容器中，然后在任何支持 Docker 的平臺上運行。
它的核心目標是“一次構建，到處運行”。

由于不同的機器有不同的操作系統，以及不同的庫和組件，在將一個應用部署到多臺機器上需要進行大量的環境配置操作。

Docker 主要解決環境配置問題，它是一種虛擬化技術，對進程進行隔離，被隔離的進程獨立于宿主操作系統和其它隔離的進程。使用 Docker 可以不修改應用程序代碼，不需要開發人員學習特定環境下的技術，就能夠將現有的應用程序部署在其它機器上。

核心特點：

• 鏡像（Image）：是一個只讀的模板，包含運行應用所需的代碼、庫、依賴等。
• 容器（Container）：鏡像的一個運行實例，是一個隔離的環境。
• Dockerfile：用于構建鏡像的腳本文件。
• Docker Hub：一個公共的鏡像倉庫，也可以使用私有倉庫。

與虛擬機的比較

虛擬機也是一種虛擬化技術，它與 Docker 最大的區別在于它是通過模擬硬件，并在硬件上安裝操作系統來實現。

啟動速度

啟動虛擬機需要先啟動虛擬機的操作系統，再啟動應用，這個過程非常慢；

而啟動 Docker 相當于啟動宿主操作系統上的一個進程。

占用資源

虛擬機是一個完整的操作系統，需要占用大量的磁盤、內存和 CPU 資源，一臺機器只能開啟幾十個的虛擬機。

而 Docker 只是一個進程，只需要將應用以及相關的組件打包，在運行時占用很少的資源，一臺機器可以開啟成千上萬個 Docker。

優勢

除了啟動速度快以及占用資源少之外，Docker 具有以下優勢：

更容易遷移

提供一致性的運行環境。已經打包好的應用可以在不同的機器上進行遷移，而不用擔心環境變化導致無法運行。

更容易維護

使用分層技術和鏡像，使得應用可以更容易復用重復的部分。復用程度越高，維護工作也越容易。

更容易擴展

可以使用基礎鏡像進一步擴展得到新的鏡像，并且官方和開源社區提供了大量的鏡像，通過擴展這些鏡像可以非常容易得到我們想要的鏡像。

使用場景

持續集成

持續集成指的是頻繁地將代碼集成到主干上，這樣能夠更快地發現錯誤。

Docker 具有輕量級以及隔離性的特點，在將代碼集成到一個 Docker 中不會對其它 Docker 產生影響。

提供可伸縮的云服務

根據應用的負載情況，可以很容易地增加或者減少 Docker。

搭建微服務架構

Docker 輕量級的特點使得它很適合用于部署、維護、組合微服務。

鏡像與容器

鏡像是一種靜態的結構，可以看成面向對象里面的類，而容器是鏡像的一個實例。

鏡像包含著容器運行時所需要的代碼以及其它組件，它是一種分層結構，每一層都是只讀的（read-only layers）。構建鏡像時，會一層一層構建，前一層是后一層的基礎。鏡像的這種分層存儲結構很適合鏡像的復用以及定制。

構建容器時，通過在鏡像的基礎上添加一個可寫層（writable layer），用來保存著容器運行過程中的修改。

鏡像構成（分層結構）

每個鏡像是多層構成的，比如：

FROM ubuntu:20.04     <- 基礎層
RUN apt-get update    <- 新增一層
RUN apt install nginx <- 又新增一層
COPY . /app           <- 又一層

這些層具有緩存機制，因此只要上一層沒變，Docker 會復用已有層來提高構建效率。

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鏡像與容器的區別

對象	說明
鏡像（Image）	模板：不可變，類似于軟件安裝包
容器（Container）	鏡像的運行時實例，可修改狀態、產生數據

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安裝 Docker

參考官網：https://docs.docker.com/get-docker/
主要支持 Windows、macOS、Linux 等系統，安裝后可通過命令 docker --version 檢查是否安裝成功。

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常用命令介紹

鏡像相關

# 搜索鏡像（如nginx）
docker search nginx# 拉取鏡像
docker pull nginx# 查看本地鏡像
docker images# 刪除鏡像
docker rmi 鏡像ID或名稱

容器相關

# 運行容器
docker run -d -p 8080:80 --name mynginx nginx
# -d 后臺運行
# -p 映射端口（宿主機:容器）
# --name 給容器起個名字# 查看正在運行的容器
docker ps# 查看所有容器（包含停止的）
docker ps -a# 停止容器
docker stop 容器名或ID# 啟動容器
docker start 容器名或ID# 進入容器交互終端
docker exec -it 容器名或ID bash# 刪除容器
docker rm 容器名或ID

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實戰：從構建到部署一個 Web 應用

下面以構建一個簡單 Node.js 應用為例，展示完整流程。

示例項目結構：

myapp/
│
├── app.js
├── package.json
└── Dockerfile

app.js

const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;app.get('/', (req, res) => res.send('Hello Docker!'));
app.listen(port, () => console.log(`Server running on port ${port}`));

package.json

{"name": "myapp","version": "1.0.0","dependencies": {"express": "^4.18.2"}
}

Dockerfile

# 基礎鏡像
FROM node:18# 創建工作目錄
WORKDIR /usr/src/app# 拷貝依賴清單
COPY package*.json ./# 安裝依賴
RUN npm install# 拷貝應用代碼
COPY . .# 開放端口
EXPOSE 3000# 啟動命令
CMD ["node", "app.js"]

構建鏡像

docker build -t my-node-app .

運行容器

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

此時訪問瀏覽器 http://localhost:3000 即可看到輸出。

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使用 Docker Volume 實現持久化

Docker 中容器一旦銷毀，其中的數據會丟失，因此常用 volume 保存持久化數據。

示例：MySQL 容器掛載本地目錄

docker run -d \--name mydb \-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \-v /my/local/mysql:/var/lib/mysql \mysql:8

容器內 /var/lib/mysql 的數據將映射到宿主機 /my/local/mysql，保證重啟后數據不丟。

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多容器部署：Docker Compose 示例

項目結構

myapp/
├── docker-compose.yml
├── app/
│   ├── app.js
│   ├── package.json
│   └── Dockerfile
└── db/

docker-compose.yml

version: '3.8'
services:web:build: ./appports:- "3000:3000"depends_on:- dbdb:image: mysql:8environment:MYSQL_ROOT_PASSWORD: rootvolumes:- db_data:/var/lib/mysqlvolumes:db_data:

構建并啟動容器組

docker-compose up -d

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容器之間通信

在 Compose 中，各服務默認加入同一網絡，可以直接通過服務名訪問：

// 在 web 服務代碼中
mysql.createConnection({host: 'db',   // Compose 中的服務名user: 'root',password: 'root'
});

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Docker 常用工具和高級功能

• Docker Volume：管理數據持久化
• Docker Network：自定義網絡讓容器之間安全通信
• Docker Compose：本地開發和測試的神器
• Dockerfile 構建優化：
  • 多階段構建（multi-stage）
  • 合理利用緩存層
  • 使用 .dockerignore 排除無關文件

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清理命令合集

# 清除所有停止的容器
docker container prune# 清除未使用的鏡像
docker image prune# 清理所有未使用的數據（包括鏡像、容器、卷等）
docker system prune -a

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參考資料

• DOCKER 101: INTRODUCTION TO DOCKER WEBINAR RECAP
• Docker 入門教程
• Docker container vs Virtual machine
• How to Create Docker Container using Dockerfile
• 理解 Docker（2）：Docker 鏡像
• 為什么要使用 Docker？
• What is Docker
• 持續集成是什么？