一、Docker是什么

1.什么是Docker

Docker 是一種輕量級的容器化技術??，它允許開發者將應用程序及其所有依賴（如代碼、運行時環境、系統工具、庫等）打包成一個標準化的、可移植的“容器”（Container），并在任何支持 Docker 的平臺上快速部署和運行。

2.Docker特點

1. 輕量級與高效性??
   ??基于容器技術??：與傳統虛擬機（VM）不同，Docker 容器共享宿主機的操作系統內核，無需啟動完整的操作系統，因此??資源占用更少??（MB級 vs. VM的GB級）、??啟動更快??（秒級 vs. VM的分鐘級）。

   ??高性能??：接近原生運行效率，適合高密度部署（如微服務架構）。

2. 環境一致性（一次構建，處處運行）??
   ??鏡像（Image）機制??：將應用及其依賴（如Java/MySQL等）打包成標準化的鏡像，確保??開發、測試、生產環境完全一致??，避免“在我機器上能跑”的問題。

   ??跨平臺運行??：鏡像可在任何支持 Docker 的系統中運行（Linux/Windows/macOS），實現真正的??跨平臺移植??。

3. 快速部署與擴展??
   ??一鍵部署??：通過 docker run命令即可啟動容器，無需手動配置環境，大幅簡化運維。

   彈性伸縮??：結合 Kubernetes 或 Swarm，可快速擴展容器實例以應對流量高峰。

4. 隔離性與安全性??
   ??進程級隔離??：每個容器擁有獨立的文件系統、網絡和進程空間，通過 Namespaces和 Cgroups實現資源隔離，避免應用間沖突。

   安全沙箱??：容器內進程無法直接影響宿主機或其他容器（但安全性弱于VM，依賴宿主機內核安全）。

5. 微服務與DevOps友好??
   ??微服務架構??：每個服務可獨立打包為容器，實現模塊化開發和部署。

   ??CI/CD支持??：鏡像版本化管理，無縫集成 Jenkins/GitLab CI 等工具，提升持續交付效率。

6. 開源與生態豐富??
   ??基于Go語言開發??：輕量且高性能，社區活躍。

   強大工具鏈??：提供 Docker Compose（多容器編排）、Docker Hub（鏡像倉庫）、Kubernetes 集成等生態支持。

3.比較虛擬機和容器

1. ??虛擬化層級??
   ??Docker??：利用宿主機的內核，通過Namespaces和Cgroups隔離進程和資源，??無獨立操作系統??。

   ??VM??：通過Hypervisor（如VMware、KVM）虛擬出CPU、內存等硬件，每個VM需運行完整的Guest OS（如CentOS、Windows）。

2. ??資源效率??
   ??Docker??：多個容器共享宿主機內核，無重復OS開銷，資源利用率高，適合高密度部署。

   ??VM??：每個VM獨占虛擬硬件和OS，資源浪費明顯（例如運行10個VM需啟動10個OS內核）。

3. ??啟動速度??
   ??Docker??：秒級啟動（直接調用宿主機內核）。

   ??VM??：分鐘級啟動（需加載完整OS）。

4. ??隔離性與安全性??
   ??Docker??：進程級隔離，安全性較弱（若宿主機內核漏洞會影響所有容器）。

   ??VM??：硬件級隔離，安全性更強（一個VM被攻破不影響其他VM）。

5. ??適用場景??
   ??Docker??：微服務、CI/CD、快速伸縮、DevOps（追求輕量和效率）。

   ??VM??：強隔離需求（如多租戶云平臺）、運行不同OS的應用（如Windows/Linux混合環境）。

二、Docker安裝

1.Docker??三大核心組件??

Docker 鏡像（Image）?
鏡像是一個??只讀模板??，包含運行應用所需的代碼、運行時環境、庫和配置。
一個鏡像可創建很多個容器。

Docker 容器（Container）
容器是鏡像的??運行實例??，類似于輕量級的虛擬機。每個容器都是相互隔離的、保證安全的平臺。

Docker 倉庫（Registry）?
用于存儲和分發 Docker 鏡像的服務器，類似代碼倉庫。

2.安裝步驟（Ubuntu）

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（1）卸載舊版本
在安裝 Docker Engine 之前，您需要卸載任何沖突的軟件包。
運行以下命令以卸載所有沖突的包：

for pkg in docker.io docker-doc docker-compose docker-compose-v2 podman-docker containerd runc; do sudo apt-get remove $pkg; done

（2）安裝Docker Engine

①設置 Docker 的存儲庫。apt

# Add Docker's official GPG key:
#更新本地 APT 軟件包索引
sudo apt-get update
#安裝 ca-certificates（用于 HTTPS 連接驗證）和 curl（用于下載文件），確保系統支持安全下載
sudo apt-get install ca-certificates curl
#創建目錄 /etc/apt/keyrings，權限設置為 0755（所有者可讀寫執行，其他用戶可讀執行），用于存儲 GPG 密鑰
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
#使用 curl下載 Docker 的官方 GPG 密鑰，保存到 /etc/apt/keyrings/docker.asc。
# -fsSL：靜默模式（不顯示進度），跟隨重定向，忽略 SSL 證書錯誤（因已通過 ca-certificates驗證）。
# -o：指定輸出文件路徑。
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc   
#將密鑰文件權限設置為所有用戶可讀（a+r），確保 APT 可以訪問該密鑰
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc# Add the repository to Apt sources:
echo \"deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://download.docker.com/linux/ubuntu \$(. /etc/os-release && echo "${UBUNTU_CODENAME:-$VERSION_CODENAME}") stable" | \sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null# 再次更新 APT 軟件包索引，使新添加的 Docker 軟件源生效。
sudo apt-get update

#外網不能ping通可使用阿里云鏡像倉庫
# 1. 安裝依賴工具
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y ca-certificates curl# 2. 添加 Docker 的 GPG 密鑰（阿里云鏡像）
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
sudo curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc# 3. 添加阿里云 Docker CE 鏡像源
echo \"deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu \$(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null# 4. 更新 APT 并安裝 Docker
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

②安裝 Docker 包。

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

③通過運行映像來驗證安裝是否成功：hello-world

sudo docker run hello-world

3.阿里云鏡像加速

在 阿里云控制臺 訪問容器鏡像服務，即可打開鏡像加速器。

三、Docker鏡像

1.什么是鏡像

**Docker 鏡像（Image）**?? 是一個??只讀的模板??，包含運行某個應用程序所需的??代碼、運行時環境、依賴庫、環境變量和配置文件??。鏡像是 Docker 容器的靜態基礎，容器則是鏡像的運行實例

2.UnionFS（聯合文件系統）

Union 文件系統（Union File System，簡稱 UnionFS）是一種??分層、輕量級的文件系統??，它將多個??只讀層（read-only layers）??和一個??可寫層（writable layer）??組合成一個單一的文件系統視圖。
底層為只讀層，上層為可寫層，合并視圖為用戶看到的最終文件系統。

在Docker容器中的應用
（1）鏡像分層存儲?
Docker 鏡像由多個??文件系統??組成，每層對應一個 Dockerfile 指令（如 RUN、COPY）。
（2）容器可寫層??
當啟動容器時，Docker 在鏡像的只讀層之上添加一個??可寫層??（容器層）。
所有文件修改（如創建、刪除、更新）均發生在可寫層，不影響鏡像本身。

3.Docker鏡像加載原理

BootFS（內核啟動的必需品）
在 Docker 的鏡像分層架構中，BootFS 是 ??最底層的基礎文件系統??，直接依賴宿主機的 Linux 內核。
內核啟動階段??：BootFS 是 Linux 內核啟動時掛載的??臨時根文件系統??，提供最基本的工具（如 init、modprobe）和驅動，用于加載真正的根文件系統（如 ext4、xfs）。

RootFS
RootFS（Root File System，根文件系統）是 ??Linux 系統啟動后掛載的最終文件系統??，包含操作系統運行所需的??所有用戶空間文件和目錄??（如 /bin、/etc、/usr）。在 Docker 中，RootFS 是 ??鏡像的核心組成部分??，直接決定了容器的運行環境。

BootFS vs. RootFS?

對比項	BootFS	RootFS
用途	內核啟動時的臨時文件系統	容器/系統的永久根文件系統
是否必需	傳統 Linux 必需，Docker 容器中省略	Docker 容器的必需層（如 ubuntu:22.04）
典型內容	/boot/vmlinuz（內核）、/boot/initrd	/bin、/etc、/usr等用戶空間文件
生命周期	內核啟動后卸載	容器運行時持續存在

Docker 鏡像分層的好處?

• 節省存儲空間：多個鏡像可以復用相同的基礎層（如 ubuntu:22.04），避免重復存儲。
• 加速鏡像構建與分發：如果 Dockerfile的某一層未變化（如 RUN apt-get update），直接復用緩存，跳過重復操作。
• 環境一致性：鏡像構建后，每層內容只讀，確保開發、測試、生產環境完全一致。
• 持多階段構建：在最終鏡像中僅保留必要層，丟棄中間層（如編譯工具）。
• 快速容器啟動：容器啟動時直接掛載鏡像的現有層（無需解壓完整文件系統）。
• 安全與審計：每層有唯一的哈希值，確保鏡像內容未被篡改（如 sha256:abcd…）。

4.提交容器鏡像

docker commit命令用于將 ??正在運行的容器?? 的當前狀態保存為一個 ??新的鏡像??。適用于臨時修改容器后需要持久化的場景（但推薦優先使用 Dockerfile構建鏡像）。

docker commit [OPTIONS] <容器ID或名稱> <新鏡像名>[:標簽]

常用選項

選項	說明
-a或 --author	指定鏡像作者（如 -a "Your Name"）
-m或 --message	添加提交信息（類似 Git commit）
-p或 --pause	在提交時暫停容器（默認行為）

（1）慎用 docker commit??
提交的鏡像??缺乏透明性??（無法追溯修改步驟），推薦優先使用 Dockerfile構建可復現的鏡像。
提交的鏡像可能包含??冗余文件??（如緩存、臨時文件），導致體積膨脹。
（2）清理無用數據??
提交前建議在容器內清理緩存：

apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

與 Dockerfile對比

方式	優勢	劣勢
docker commit	快速保存臨時修改	無法版本控制，難以維護
Dockerfile	可復現、易維護、支持自動化構建	需手動編寫構建步驟