Docker笔记

Docker简介

Docker 是一个开源的容器化平台，它允许开发者将应用及其依赖环境打包到一个轻量级、可移植的容器中，然后可以在任何支持Docker的机器上运行。Docker 使用 Linux 容器（LXC）技术，但提供了比传统容器更加易用的工作流和用户界面。

Docker的主要特点

  • 轻量级：Docker 容器共享宿主机的内核，不需要像虚拟机那样模拟整个操作系统。
  • 可移植性：容器可以在任何安装了Docker的机器上运行，无需担心环境差异。
  • 自动化部署：Docker 通过 Dockerfile 来自动化构建容器镜像，简化部署流程。
  • 版本控制和组件重用：Docker Hub 和其他注册中心可以用来分享和存储容器镜像。
  • 微服务架构：Docker 容器非常适合微服务架构，每个服务可以独立部署和扩展。

Docker安装

对于 Ubuntu/Debian 系统

更新软件包列表：

sudo apt-get update

安装 Docker 的依赖项：

sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

添加 Docker 的官方 GPG 密钥：

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

添加 Docker 仓库：

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

再次更新软件包列表：

sudo apt-get update

安装 Docker CE（社区版）：

sudo apt-get install -y docker-ce

对于 CentOS/RHEL 系统

安装所需的软件包：

sudo yum install -y yum-utils

设置 Docker 仓库：

sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

安装 Docker CE：

sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

对于 Fedora 系统

sudo dnf -y install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

对于 openSUSE 系统

sudo zypper install docker-ce

对于 Arch Linux 系统

sudo pacman -Syu docker

对于 Windows 或 macOS

从 Docker 官网下载 Docker Desktop 版本，然后按照安装向导进行安装。

通用步骤

启动 Docker 服务：

sudo systemctl start docker

验证 Docker 是否正确安装：

sudo docker run hello-world

将用户添加到 docker 组：

sudo usermod -aG docker your-username

Docker使用场景

  • 持续集成和持续部署（CI/CD）
  • 本地开发环境
  • 应用部署
  • 微服务架构
  • 多环境一致性
  • 资源利用和隔离
  • 快速扩展和弹性

Docker 的特点和用途

  • 容器化平台
  • 快速部署
  • 跨平台
  • 版本控制和组件重用
  • 单机使用

Kubernetes 的特点和用途

  • 容器编排平台
  • 集群管理
  • 服务发现和负载均衡
  • 自动部署和回滚
  • 存储和网络管理

Docker 与 Kubernetes 的关系

  • 互补性：Docker 可以作为 Kubernetes 中的容器运行时，但 Kubernetes 支持多种容器运行时，如 containerd、CRI-O 等。
  • 集成：Docker 容器可以被 Kubernetes 管理，利用 Kubernetes 的编排能力来部署、扩展和管理 Docker 容器。
  • 生态：Docker 生态系统中的许多工具和实践可以与 Kubernetes 集成，形成完整的云原生技术栈。

Docker和虚拟机的区别

特性Docker 容器虚拟机
操作系统级别应用级别操作系统级别
启动速度几乎瞬间数分钟
资源占用共享宿主机内核独立分配内存和存储
性能开销接近原生较高
可移植性更好依赖虚拟机管理程序
隔离性较低较强

Docker基本使用

运行容器：

docker run -d -p 80:80 --name webserver nginx

查看容器列表：

docker ps

停止容器：

docker stop webserver

查看容器日志：

docker logs webserver

进入容器：

docker exec -it webserver /bin/bash

构建镜像：

docker build -t myimage .

推送镜像到 Docker Hub：

docker push myusername/myimage

常用的 docker run 参数

参数说明
-d以守护进程模式运行容器（后台运行）
--name为容器指定一个名称
-e / --env设置环境变量
-P启用端口的随机分配
-p / --publish端口映射
-v / --volume挂载卷
--mount更高级的挂载语法
-w / --workdir指定工作目录
--restart设置容器的重启策略
--rm容器退出时自动清理
--network指定容器连接的网络
--cpus限制容器可以使用的 CPU 数量
--memory / -m设置内存限制
--gpus指定容器可以使用的 GPU 设备
--privileged以特权模式运行容器
--read-only使容器的根文件系统为只读模式
--entrypoint覆盖容器的默认入口点
-t / --tty分配一个伪终端
-i / --interactive保持 STDIN 打开

示例：

docker run -d --name my_container -p 8080:80 -v my_volume:/path/in/container some-image

Docker 网络

网络类型

  • 桥接网络（Bridge）：默认网络类型，适合大多数容器间通信需求。
  • 覆盖网络（Overlay）：用于跨主机的容器通信，常用于多节点的 Docker 集群。
  • 主机网络（Host）：容器共享主机的网络命名空间。
  • 无网络（None）：容器没有分配网络，完全隔离。
  • Macvlan 网络：允许容器拥有独立的 MAC 地址。
  • 插件网络：第三方插件提供的网络类型。

创建网络

docker network create --driver bridge my-bridge-network

配置子网和网关：

docker network create \
  --driver bridge \
  --subnet 192.168.1.0/24 \
  --gateway 192.168.1.1 \
  my-bridge-network

连接容器到网络：

docker run -d --name my-container --network my-bridge-network my-image

将已有容器连接到网络：

docker network connect my-bridge-network my-existing-container

断开容器与网络的连接：

docker network disconnect my-bridge-network my-container

查看网络详情：

docker network inspect my-bridge-network

删除网络：

docker network rm my-bridge-network

使用覆盖网络：

docker network create --driver overlay --attachable my-overlay-network

Dockerfile

Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列的指令和参数，用于定义如何构建一个 Docker 镜像。

常用指令

指令说明示例
FROM基础镜像FROM ubuntu:20.04
RUN执行命令RUN apt-get update && apt-get install -y curl
CMD容器默认执行的命令CMD ["python", "app.py"]
EXPOSE暴露端口EXPOSE 80
ENV设置环境变量ENV PATH /usr/local/nginx/bin:$PATH
ADD添加文件ADD source_file.txt /dest/path/
COPY复制文件COPY source_file.txt /dest/path/
ENTRYPOINT配置容器的入口点ENTRYPOINT ["python"]
VOLUME创建挂载点VOLUME /data
USER指定用户USER root
WORKDIR工作目录WORKDIR /app
ARG构建参数ARG VERSION=latest
LABEL元数据LABEL maintainer="name@example.com"
STOPSIGNAL停止信号STOPSIGNAL SIGTERM

Dockerfile 示例

# 使用官方 Python 运行时作为父镜像
FROM python:3.8-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将本地代码复制到容器中
COPY . /app

# 安装任何必要的依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 声明运行时需要暴露的端口
EXPOSE 5000

# 定义容器启动时执行的命令
CMD ["python", "./app.py"]

Docker卷（Volume）管理

卷的概念

卷（Volume）是一个目录，Docker 容器可以将其挂载到容器内部作为数据持久化存储。卷独立于容器生命周期，即使容器被删除，卷中的数据依然保留。

常用操作

创建卷：

docker volume create my-volume

列出卷：

docker volume ls

检查卷：

docker volume inspect my-volume

挂载卷到容器：

docker run -d --name my-container -v my-volume:/path/in/container some-image

使用 --mount 语法：

docker run -d --name my-container --mount source=my-volume,target=/path/in/container some-image

只读挂载：

docker run -d --name my-container -v my-volume:/path/in/container:ro some-image

删除卷：

docker volume rm my-volume

Docker常用命令

镜像相关

  • docker images：列出本地主机上的镜像
  • docker pull IMAGE_NAME[:TAG]：拉取指定的镜像
  • docker push IMAGE_NAME[:TAG]：推送镜像到注册中心
  • docker rmi IMAGE_ID：删除本地镜像
  • docker build -t IMAGE_NAME[:TAG] PATH：构建镜像
  • docker login：登录 Docker 注册中心
  • docker logout：登出 Docker 注册中心
  • docker tag IMAGE_NAME[:TAG] NEW_IMAGE_NAME[:NEW_TAG]：给镜像打上新的标签
  • docker inspect IMAGE_NAME[:TAG]：获取镜像或容器的元数据

容器相关

  • docker run：运行一个容器
  • docker start CONTAINER_ID：启动已停止的容器
  • docker stop：停止正在运行的容器
  • docker restart：重启容器
  • docker rm：删除容器
  • docker ps：列出正在运行的容器（-a 显示所有）
  • docker logs：获取容器的日志
  • docker exec：在运行的容器中执行命令
  • docker attach：附加到正在运行的容器

网络相关

  • docker network ls：列出 Docker 网络
  • docker network create：创建新网络
  • docker network rm：删除网络
  • docker network inspect：查看网络详情

卷相关

  • docker volume create：创建新卷
  • docker volume ls：列出卷
  • docker volume rm：删除卷
  • docker volume inspect：获取卷详细信息

系统管理

  • docker info：显示 Docker 系统信息
  • docker version：显示 Docker 版本信息
  • docker prune：清理未使用的资源
  • docker system df：显示 Docker 系统的空间使用情况
  • docker stats：实时显示容器的性能数据
  • docker top：查看容器内运行的进程
  • docker cp：在容器和本地之间复制文件