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Docker入門:新手必讀的簡單教程

標簽:
Docker 容器
概述

本文详细介绍了Docker入门的相关知识,包括Docker的基本概念、安装方法以及基本命令的使用。文章还涵盖了Dockerfile的编写入门和容器网络与数据持久化的应用。通过本文,读者可以全面了解和掌握Docker入门的相关技能。

Docker简介与安装

什么是Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎,它可以让开发者将应用及其依赖包打包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的 Linux 机器上,从而实现应用的虚拟化。容器之间完全使用沙箱机制,彼此互不干扰。Docker 是用 Google 开发的 Go 语言编写,它基于 Linux 的 Namespaces 和 Control Groups 技术来实现其主要功能。Docker 的目标是为开发者提供一个轻松构建、部署和运行任何应用的通用平台。

Docker的优势

  1. 隔离性:Docker 容器提供了良好的隔离性和安全性。
  2. 轻量级:容器的启动速度极快,资源消耗相对较低。
  3. 一致性:通过容器化,可以确保开发、测试、生产环境的一致性。
  4. 便携性:Docker 容器可以轻松迁移和部署到不同的环境中。
  5. 可移植性:容器可以在任何支持 Docker 的操作系统上运行。
  6. 版本控制:Docker 镜像可以像 Git 一样进行版本控制。
  7. 社区支持:Docker 拥有庞大的社区支持和丰富的镜像资源。

Docker安装指南

Docker 支持多种操作系统,包括 Linux、macOS 和 Windows。以下是安装步骤:

Linux

  1. 更新系统包列表:

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
  2. 添加 Docker 的官方 GPG 密钥:

    curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
  3. 添加 Docker 的 APT 仓库:

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

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install docker-ce
  5. 验证 Docker 是否安装成功:
    sudo docker --version

macOS

  1. 安装 Homebrew(如果未安装):

    /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
  2. 使用 Homebrew 安装 Docker:

    brew install --cask docker
  3. 启动 Docker 应用程序,并按照提示完成安装。

Windows

  1. 访问 Docker 官方网站,下载并安装适用于 Windows 的 Docker:

    • 适用于 Windows 10 专业版或企业版的 Windows Subsystem for Linux (WSL 2)
    • 适用于 Windows 10 家庭版、专业版和企业版的 Docker Desktop
  2. 按照安装向导进行安装。

  3. 安装完成后,启动 Docker Desktop。
Docker基本概念

镜像(Images)

镜像是 Docker 容器的模板,它定义了容器中应用运行时所需的文件、环境变量、工作目录等信息。镜像本质上是一个只读的模板文件,通过 Docker 镜像可以创建多个相同的容器。每个容器在运行时,都会基于镜像进行修改,修改的部分是可写层。

  • 镜像的获取

    docker pull <image_name>
  • 镜像的构建
    使用 Dockerfile 来定义镜像。

容器(Containers)

容器是镜像的运行实例,是以镜像为基础创建的可执行环境。容器为运行中的应用提供了一层抽象隔离,使得应用可以独立于底层的基础设施运行。容器拥有自己的文件系统、进程、网络接口和用户空间等资源,但它们共享宿主机的内核。

  • 容器的创建

    docker run -it --name my_container <image_name>
  • 容器的启动

    docker start my_container
  • 容器的停止

    docker stop my_container
  • 容器的删除
    docker rm my_container

仓库(Repositories)

仓库是存放镜像文件的仓库,可以理解为代码托管平台中的仓库。Docker Hub 是一个公共的 Docker 仓库,用户可以上传和下载镜像。除了 Docker Hub,用户还可以使用私人仓库,例如自己的本地仓库或者私有云仓库。

  • 镜像的上传

    docker tag <image_id> <repository_name>:<tag>
    docker push <repository_name>:<tag>
  • 镜像的下载
    docker pull <repository_name>:<tag>
Docker常用命令

镜像相关命令

  • 镜像列表

    docker images
  • 查找镜像

    docker search <image_name>
  • 删除镜像

    docker rmi <image_name>
  • 构建镜像
    docker build -t <image_name> .

容器相关命令

  • 容器列表

    docker ps -a
  • 容器日志

    docker logs <container_id>
  • 容器进入终端
    docker exec -it <container_id> /bin/bash

其他常用命令

  • 容器状态

    docker stats
  • 容器挂起

    docker pause <container_id>
  • 容器解挂
    docker unpause <container_id>
Dockerfile编写入门

Dockerfile基础语法

Dockerfile 是用来构建 Docker 镜像的文本文件,通常包含一系列构建指令。这些指令用于定义如何从基础镜像开始构建新的镜像。以下是一些常用的 Dockerfile 指令:

  • FROM:指定基础镜像。
  • COPY:将本地文件复制到镜像中。
  • WORKDIR:设置工作目录。
  • RUN:执行构建命令。
  • EXPOSE:声明容器运行时要监听的端口。
  • ENTRYPOINT:定义容器启动时要执行的命令。
  • CMD:提供默认的命令参数。

创建Dockerfile实例

假设要创建一个基于 Alpine Linux 的 Docker 镜像来运行一个简单的 Python 应用。

# 使用 alpine:latest 作为基础镜像
FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制当前目录下的源码到镜像中
COPY requirements.txt requirements.txt
COPY app.py app.py

# 安装依赖
RUN pip install -r requirements.txt

# 设置默认端口号
EXPOSE 8000

# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["python", "app.py"]

构建Docker镜像

构建 Docker 镜像的命令:

docker build -t myapp:latest .

这将生成一个名为 myapp:latest 的镜像。

Dockerfile指令详解

  • FROMFROM python:3.9-slim 定义了该 Docker 镜像的构建基础是 python:3.9-slim 的官方镜像。
  • WORKDIRWORKDIR /app 设置工作目录为 /app
  • COPYCOPY requirements.txt requirements.txtCOPY app.py app.py 将本地文件复制到镜像中。
  • RUNRUN pip install -r requirements.txt 在构建时执行命令,安装 Python 依赖。
  • EXPOSEEXPOSE 8000 声明容器运行时要监听的端口。
  • CMDCMD ["python", "app.py"] 设置容器启动时执行的命令。
Docker容器网络与数据持久化

容器间通信

Docker 容器可以通过多种方式通信,如通过 Docker 的网络功能、端口映射、容器链接等。

  • 容器间通信

    docker run -d --name container_1 -p 8080:80 image_1
    docker run -d --name container_2 --link container_1:container_1 image_2

    示例:假设有一个运行在 container_1 中的 Web 应用,另一个运行在 container_2 中的数据库应用需要连接到 container_1,可以使用命令:

    docker run -d --name db_container -p 5432:5432 postgres
    docker run -d --name web_container --link db_container:db_container nginx
  • 容器与宿主机通信
    docker run -d --name container_1 -p 8080:80 image_1

数据卷(Volumes)使用

数据卷是可以在容器之间共享并重用的文件系统。它们工作方式类似于 Linux 的 bind mounts,可以将主机文件系统中的任何位置挂载到容器中的任何位置。

  • 创建并使用数据卷

    docker run -d --name container_1 -v /host_dir:/container_dir image_1

    示例:假设需要在容器中使用一个文件夹的数据,可以使用命令:

    docker run -d --name data_container -v /host/data:/container/data nginx

数据挂载(Mounts)

数据挂载允许将主机文件系统中的文件或目录挂载到容器中。数据挂载可以是临时挂载,也可以是持久化挂载。

  • 临时挂载

    docker run -d --name container_1 -v /path/to/host_directory:/path/in/container image_1

    示例:将主机的 /home/user/data 目录挂载到容器的 /data 目录:

    docker run -d --name temp_container -v /home/user/data:/data nginx
  • 持久化挂载

    docker run -d --name container_1 -v /data:/path/in/container image_1

    示例:将主机的 /data 目录作为持久化挂载到容器的 /data 目录:

    docker run -d --name persistent_container -v /data:/data nginx
常见问题与解决方案

常见错误及解决方法

  • 错误:No space left on device

    • 解决方法:清理磁盘空间或增加磁盘容量。
    • 命令示例
      docker system prune -a
  • 错误:Cannot connect to the Docker daemon
    • 解决方法:检查 Docker 服务是否运行,重启 Docker 服务。
    • 命令示例
      sudo systemctl restart docker

常见性能优化技巧

  1. 使用更小的基础镜像:选择更小的基础镜像,减少镜像大小。
  2. 减少不必要的层:避免在 Dockerfile 中添加不必要的指令,减少镜像层数。
  3. 最小化容器启动时间:通过优化 Dockerfile 和减少不必要的操作来缩短容器启动时间。
  4. 利用缓存:Docker 会缓存构建步骤,优化 Dockerfile 顺序以利用缓存。
  5. 使用 Docker Compose:Docker Compose 可以帮助管理多个容器的组合,简化了多个容器的启动和管理。

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