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August 5, 2025

Something about Docker

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Docker 是软件世界的“集装箱”

打包： 将应用程序连同它所需的所有依赖（库、配置文件、运行时环境等）一起打包。

隔离： 这个“集装箱”是沙箱化的，与宿主机和其他“集装箱”隔离。

标准化： 这个“集装箱”可以在任何支持 Docker 的机器上（开发、测试、生产）以完全相同的方式运行，彻底解决了环境一致性问题。

Docker 的核心概念

镜像 (Image)

定义： 镜像是一个只读的模板，它包含了运行一个应用所需的一切：代码、运行时、库、环境变量和配置文件 (即一道菜的菜谱，详细记录了需要哪些食材（依赖）和制作步骤)

核心特性：分层存储 (Layered Storage)

  • FROM ubuntu:20.04 (这是基础层)
  • COPY . /app (这会在上一层之上增加一个新层)
  • RUN pip install -r requirements.txt (这又是一个新层)

创建方式： 镜像通常通过一个名为 Dockerfile 的文本文件来定义和构建。Dockerfile 包含了一系列指令，告诉 Docker 如何一步步地构建出这个镜像。比如用什么基础镜像、复制什么代码、安装哪些依赖等

一个简单的 Dockerfile 示例：

# 使用官方的 Python 3.9 作为基础镜像
FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将当前目录下的文件复制到容器的 /app 目录下
COPY . /app

# 安装 requirements.txt 中指定的依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 暴露 5000 端口，允许外部访问
EXPOSE 5000

# 容器启动时运行的命令
CMD ["python", "app.py"]

管理镜像的常用命令

操作命令示例
查看已经构建的镜像docker images / docker image ls
根据当前目录的dockerfile构建镜像docker build -t myapp:latest .
打标签docker tag 镜像ID 新名字:标签
删除镜像（也可以用id删除）docker rmi myapp:latest
清理无用(无标签的镜像)镜像docker image prune
从远程仓库拉取镜像docker pull ubuntu:22.04
推送镜像到远程仓库docker push myrepo/myapp:1.0
导出镜像（导出为.tar文件）docker save -o app.tar myapp:latest
导入镜像（从.tar文件导入镜像）docker load -i app.tar
查看详情docker inspect myapp:latest

容器 (Container)

定义： 容器是镜像的运行实例（如果镜像是“类”，那么容器就是这个类的“实例”或“对象”）

核心特性：

  • 沙箱环境： 每个容器都运行在自己独立、隔离的环境中。它拥有自己的文件系统、网络栈和进程空间，与宿主机和其他容器互不影响
  • 可写层： 当一个容器从镜像启动时，Docker 会在只读的镜像层之上，添加一个可写的容器层。你在容器内做的任何修改（如创建文件、修改配置）都发生在这个可写层，不会影响到底层的镜像
  • 轻量与快速： 容器直接运行在宿主机的内核上，没有自己的内核，也不需要硬件虚拟化，使得其性能开销很小

管理容器的常用命令

操作命令示例说明
查看正在运行容器docker ps
查看所有容器docker ps -a包括停止的容器
使用(nginx镜像)运行新容器docker run -d --name myc -p 8080:80 nginx-d：后台运行，-p：端口映射（宿主机:容器）
启动容器docker start myc
停止容器docker stop myc
重启容器docker restart myc
删除容器docker rm myc需要停止后删除
强制删除容器docker rm -f myc即使运行中也删除
进入容器docker exec -it myc /bin/bash交互式终端
查看日志docker logs myc
实时查看日志docker logs -f myc跟踪日志
查看详细信息docker inspect mycJSON 格式信息
导出容器文件系统docker export myc > myc.tar导出为 tar 文件
导入容器文件系统（转换为了镜像）docker import myc.tar导入为镜像
拷贝文件docker cp src myc:/dest拷贝文件到容器

数据卷(Volume)

容器本身是“无状态”且“短暂”的。当一个容器被删除后，它在可写层产生的所有数据都会丢失。但我们的应用（如数据库、用户上传的文件）需要持久化存储数据

定义： 数据卷是一个可供一个或多个容器使用的特殊目录，它绕过了容器的 Union File System，可以直接将数据写入宿主机的文件系统

核心特性：

  • 独立生命周期： 数据卷的生命周期独立于容器。即使创建它的容器被删除了，数据卷及其中的数据依然存在
  • 由 Docker 管理： Docker 在宿主机上创建一个专门的区域（通常是 /var/lib/docker/volumes/）来管理数据卷
  • 容器间共享： 多个容器可以挂载同一个数据卷，从而实现数据共享
# 创建一个名为 my-data 的数据卷
docker volume create my-data

# 启动一个容器，并将 my-data 数据卷挂载到容器内的 /app/data 目录
docker run -d --name some-app -v my-data:/app/data my-image

#经过以上步骤，任何写入容器内 /app/data 目录的数据，实际上都被保存到了宿主机的 my-data 数据卷中，即使 some-app 容器被删除，数据依然安全

容器网络(Network)

现代应用通常是多服务的（例如 Web 服务 + 数据库服务 + 缓存服务）。这些服务运行在不同的容器中，它们之间需要相互通信

Docker 提供了多种网络模式，最常用的是桥接网络(Bridge Network)

  • 默认桥接网络： 所有容器默认都连接到一个名为 bridge 的网络。在这个网络中，容器之间可以通过它们的 IP 地址进行通信。但这种方式不稳定，因为容器重启后 IP 可能会变
  • 自定义桥接网络（推荐）： 最佳实践是为你的应用创建一个自定义的桥接网络
# 1. 创建一个自定义网络
docker network create my-app-net

# 2. 启动数据库容器，并连接到这个网络
docker run -d --name db --network my-app-net redis

# 3. 启动应用容器，也连接到这个网络
docker run -d --name web --network my-app-net -p 8080:5000 my-web-app

在同一个自定义网络中，容器之间可以直接通过它们的容器名（db, web）作为主机名进行通信。Docker 内置了 DNS 服务来解析这些名字。这样，你的 Web 应用代码就可以直接连接 redis://db:6379，而无需关心 db 容器的 IP 地址

Docker Compose

定位： 用于在单个主机上定义和运行多容器 Docker 应用的工具

通过一个 docker-compose.yml 的 YAML 文件来配置应用的所有服务（容器）、网络、数据卷等。然后只需一条命令 docker-compose up 即可启动整个应用

一个典型的 docker-compose.yml 文件结构如下：

# docker-compose.yml
version: '3.8' # 推荐写上版本号

services:
  # 1. 定义 Web 应用服务
  web:
    build: ./web # 使用 web/ 目录下的 Dockerfile 来构建镜像
    container_name: my-web-app # 给容器起个固定的名字
    ports:
      - "8080:5000" # 将宿主机的 8080 端口映射到容器的 5000 端口
    volumes:
      - ./web:/app # 将本地的 web 目录挂载到容器的 /app 目录，方便开发时热更新代码
    environment:
      - FLASK_ENV=development
      - REDIS_HOST=db # 告诉应用，Redis 的主机名是 'db'
    networks:
      - app-net # 连接到 app-net 网络
    depends_on:
      - db # 确保先启动 db 服务

  # 2. 定义 Redis 服务
  db:
    image: "redis:alpine" # 直接使用 Docker Hub 上的官方 Redis 镜像
    container_name: my-redis-db # 固定的名字
    networks:
      - app-net # 也连接到 app-net 网络
    volumes:
      - redis-data:/data # 挂载一个命名数据卷来持久化 Redis 数据

# 3. 定义网络
networks:
  app-net:
    driver: bridge

# 4. 定义数据卷
volumes:
  redis-data:
    driver: local

一个服务的常用配置项

  • image: <image_name>: 指定服务使用的镜像。可以是 Docker Hub 上的公共镜像（如 redis:alpine），也可以是你自己构建的镜像。
  • build: <path>: 如果你不想使用现成的 image，可以用 build 来指定 Dockerfile 所在的目录。Compose 会自动帮你构建镜像。
    • build: . 表示使用当前目录下的 Dockerfile。
    • build: context: ./dir, dockerfile: Dockerfile-alternate 可以指定更复杂的构建上下文和 Dockerfile 名称。
  • container_name: <name>: 指定容器的名称，而不是让 Docker 自动生成一个随机的名字。
  • ports: 定义端口映射，相当于 docker run -p。
    • 格式: ["HOST_PORT:CONTAINER_PORT"]
    • 示例: ports: ["8080:5000"]
  • environment: 设置环境变量，相当于 docker run -e。
    • 格式: ["KEY=VALUE"] 或一个 map。
    • 示例: environment: [ "REDIS_HOST=db", "DEBUG=1" ]
  • volumes: 挂载数据卷或主机目录，相当于 docker run -v。
    • 挂载命名数据卷: my-data:/app/data (推荐用于持久化数据)
    • 挂载主机目录 (绑定挂载): ./code:/app/code (常用于开发时同步代码)
  • networks: 将服务连接到指定的网络。
  • depends_on: 定义服务间的启动依赖关系。例如，web 服务依赖于 db 服务，Compose 会先启动 db，再启动 web。注意：这只保证启动顺序，不保证 db 服务内部的程序已经准备好接受连接。
  • restart: 定义容器的重启策略。
    • no: 默认值，不重启。
    • always: 无论退出状态码是什么，总是重启。
    • on-failure: 只有在退出状态码非 0 时才重启。
    • unless-stopped: 除非手动停止，否则总是重启（推荐用于生产）。
  • command: 覆盖容器启动时要执行的默认命令。

常用Docker Compose命令

  • docker compose up: 创建并启动所有服务。加上 -d 在后台运行。如果服务已存在，会重新创建变化的。
  • docker compose down: 停止并移除所有相关的容器、网络。
  • docker compose down -v: 在 down 的基础上，同时移除在 volumes 中定义的命名数据卷。非常重要，用于彻底清理。
  • docker compose start: 启动已存在的服务。
  • docker compose stop: 停止服务，但不移除。
  • docker compose restart: 重启服务。
  • docker compose ps: 查看所有服务的状态（类似 docker ps）。
  • docker compose logs <service_name>: 查看指定服务的日志。
  • docker compose logs -f web: 实时跟踪 web 服务的日志。
  • docker compose build <service_name>: 重新构建指定服务的镜像。如果 Dockerfile 或相关文件有变动，需要执行此命令。
  • docker compose exec <service_name> <command>: 在正在运行的容器中执行一个命令。
  • docker compose exec web /bin/sh: 在 web 容器中启动一个 shell，非常适合调试。
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