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云原生--核心组件-容器篇-2-认识下Docker（三大核心之镜像，容器，仓库）

news 来源：原创 2025/6/21 5:35:14

1、Docker基本概念

（1）、定义

Docker是一种开源的应用容器引擎，是基于操作系统级虚拟化技术。允许开发者将应用程序及其依赖项打包到一个可移植的容器中，然后发布到任何支持Docker的环境中运行。Docker容器是轻量级、独立且可执行的软件包，包含了运行所需的一切：代码、运行时、系统工具、系统库和设置。

（2）、核心目标

解决开发、测试、生产环境不一致的问题，实现“一次构建，随处运行”（Build Once, Run Anywhere）。

（3）、主要功能

环境一致性：确保应用在不同环境中（开发、测试、生产）的行为一致。
资源隔离：通过容器隔离不同应用，避免依赖冲突。
快速部署：容器启动时间短（秒级），资源占用低。

（4）、主要特点

标准化：通过使用统一的标准来打包应用，确保应用可以在任何地方以相同的方式运行。
轻量化：由于容器共享宿主机的操作系统内核，相比虚拟机更加轻量，启动速度更快，资源消耗更少。
隔离性：每个容器都是相互隔离的，拥有自己的文件系统、网络接口等，提供了一定程度的安全性和稳定性。
版本控制：类似Git的工作流，可以对容器镜像进行版本控制，方便追踪变化、回滚到旧版本等。

2、Docker核心组件

（1）、镜像（Image）

定义：只读的模板，包含运行应用程序所需的代码、依赖、库、配置文件等所有内容。例如，一个 Python Web 应用的镜像会包含 Python 解释器、应用代码以及所需的 Python 库。
作用：用于创建容器。
获取方式：
- 从Docker Hub（公共仓库）或私有仓库拉取现成镜像（如docker pull ubuntu）。
- 通过Dockerfile自定义构建镜像：
  示例 Dockerfile：

FROM python:3.9-slim
COPY . /app
WORKDIR /app
RUN pip install -r requirements.txt
CMD ["python", "app.py"]

解释：
构建镜像的文本文件，包含一系列指令（如 FROM, RUN, COPY）。自动化镜像构建过程，确保可重复性和一致性。

（2）、容器（Container）

定义：镜像的运行实例，是动态的、可写入的沙箱环境。容器是一个独立的、隔离的环境，运行着应用程序。容器之间相互隔离，每个容器都有自己的文件系统、进程空间等。可以通过启动、停止、删除容器来管理应用程序的运行状态。对同一个应用的镜像，可以创建多个容器来运行多个实例，每个容器都是独立互相隔离运行的实例。。
特性：
- 轻量级：共享宿主机内核，仅隔离用户空间。
- 独立性：容器间资源隔离（CPU、内存、文件系统等）。
- 短暂性：容器停止后可删除，但数据可能丢失（需持久化存储）。
操作命令：
- 运行容器：docker run -it ubuntu bash
- 查看容器：docker ps
- 停止容器：docker stop <容器ID>

（3）、仓库（Repository）

定义：存储和分发镜像的仓库，分为公共（如 Docker Hub）和私有（如企业内部仓库）。
类似于代码仓库，它允许用户上传和下载镜像。公共仓库包含了大量的官方和社区提供的镜像，用户可以直接使用；同时，也可以搭建私有仓库来存储企业内部的镜像。
常用操作：
- 拉取镜像：docker pull <仓库地址>/<镜像名>:标签
- 推送镜像：docker push <仓库地址>/<镜像名>:标签

3、Docker工作原理

（1）、组成原理

Docker是基于客户端/服务器（C/S）架构，主要组件包括Docker客户端（Docker Client）、Docker守护进程（Docker Daemon）和Docker注册表（Docker Registry）。

Docker客户端：是用户与Docker进行交互的接口，用户通过命令行工具（如docker run、docker build等）向Docker守护进程发送请求。
Docker守护进程：在后台运行，负责处理客户端的请求，如创建、运行、停止容器，构建和管理镜像等。它与底层的操作系统进行交互，利用Linux的内核特性（如命名空间和控制组）来实现容器的隔离和资源管理。
Docker注册表：用于存储和管理Docker镜像。当用户需要下载或上传镜像时，Docker客户端会与注册表进行通信。

（2）、虚拟化技术

与虚拟机的区别：
关键技术：
- 命名空间（Namespaces）：实现进程、网络、文件系统等隔离（如UTS, PID, NET）。
- 控制组（cgroups）：限制和监控容器资源（CPU、内存、磁盘等）。

（3）、容器存储

数据持久化方案：
- 卷（Volume）：独立于容器的持久化存储，由Docker管理（如docker volume create myvol）。
- 绑定挂载（Bind Mount）：将宿主机目录挂载到容器内（如 -v /host/path:/container/path）。
- 容器层（Writable Layer）：容器启动时添加的可写层，容器删除后数据丢失。

4、工作流程

编写 Dockerfile：定义如何构建镜像的文本文件，包括基础镜像、安装的软件包、复制的文件等内容。
构建镜像：通过docker build命令根据Dockerfile构建镜像。
运行容器：使用docker run启动容器，指定所需的参数如端口映射、卷挂载等。
管理容器：通过一系列命令如docker ps, docker stop, docker rm等来查看、停止或删除容器。

5、Docker安装与基础使用

（1）、安装步骤（以Ubuntu为例）

bash示例：

# 更新包列表
sudo apt-get update# 安装 Docker Engine
sudo apt-get install -y docker.io# 启动 Docker 服务
sudo systemctl start docker# 设置开机自启
sudo systemctl enable docker# 验证安装（输出版本信息）
docker --version

（2）、常用命令示例

bash示例：

# 拉取镜像：
docker pull nginx:latest# 查看本地镜像列表
docker images# 运行容器：
docker run -d -p 80:80 --name my-nginx nginx:latest   # 映射宿主机80端口到容器80端口# 查看运行中的容器：
docker ps# 停止容器：
docker stop my-nginx# 构建一个自定义镜像 （假设当前目录下有一个Dockerfile）
docker build -t myapp:1.0 .# 推送镜像到 Docker Hub
docker push myapp:1.0

6、Docker的优势与适用场景

（1）、优势

轻量高效：
- 资源占用低，启动快，适合大规模部署。与传统的虚拟机相比，Docker容器共享宿主机的内核，不需要额外的操作系统开销，因此启动速度快、占用资源少，能够在相同的硬件资源上运行更多的应用实例。
环境一致性：
- 通过将应用及其依赖打包成镜像，Docker确保了应用在不同环境（开发、测试、生产）中的一致性，避免了“在我的机器上能运行，在你的机器上不行”的问题。
快速交付：
- 通过镜像快速部署应用，缩短开发到生产的时间。
微服务支持：
- 每个服务独立打包为容器，每个容器都是独立的运行环境，相互之间不会产生干扰，提高了应用的安全性和稳定性。便于解耦和扩展。
生态丰富：
- Docker Compose（多容器编排）、Docker Swarm（集群管理）、Docker Hub（镜像仓库）等工具完善。

（2）、适用场景

开发测试：开发人员可以使用Docker快速搭建一致的开发环境，避免因环境差异导致的问题。不同的项目可以使用不同的Docker容器，互不影响。
持续集成/持续交付（CI/CD）：Docker可以将应用打包成镜像，通过镜像自动化部署。方便在不同的阶段进行部署和测试。例如，每次代码提交后，自动构建Docker镜像并进行测试，然后部署到生产环境。
微服务架构：Docker容器非常适合微服务架构，每个微服务可以打包成独立的容器，实现独立开发、部署和扩展。通过容器编排工具（如Kubernetes），可以方便地管理大量的微服务容器。
多环境一致性：确保应用在开发、测试和生产环境的一致性，减少“这段代码在我的机器上能跑”的问题。
云原生应用：与Kubernetes结合，实现容器编排和弹性伸缩。云原生应用强调容器化、微服务和自动化，Docker作为容器化技术的代表，是云原生应用开发的基础工具。
数据科学：隔离复杂依赖（如Python 环境、深度学习框架）。

7、Docker生态工具

（1）、Docker Compose

作用：定义和运行多容器应用，通过docker-compose.yml文件管理。
yaml示例：

  version: '3'services:web:image: nginx:latestports:- "80:80"db:image: mysql:5.7environment:MYSQL_ROOT_PASSWORD: example

bash示例：

docker-compose up     # 启动所有服务
docker-compose down    # 停止并删除服务

（2）、Docker Hub

功能：
- 存储和共享镜像（如官方镜像、社区镜像）。
- 自动构建镜像（与GitHub/GitLab集成）。
  bash示例：

  docker login   # 登录 Docker Hubdocker push jeffmaury/myapp:1.0   # 推送镜像到仓库

（3）、Docker Swarm

作用：轻量级容器集群管理工具，实现多节点容器编排。
对比Kubernetes：
- Swarm：简单易用，适合中小规模集群。
- Kubernetes：功能更强大，适合复杂场景。

8、Docker的局限性

（1）、不支持32位系统：仅支持64位Linux/Windows/macOS。
（2）、存储问题：

容器默认数据不持久化，需依赖卷或绑定挂载。
跨主机数据共享需额外工具（如分布式存储）。
（3）、安全性：
容器共享宿主机内核，存在潜在安全风险（需严格权限控制）。
（4）、复杂应用管理：
大规模集群需结合 Kubernetes 等工具。

9、使用示例

（1）、检查Docker环境

bash示例：

systemctl status docker   # 检查服务状态
docker --version        # 查看版本
docker compose version    # 确保Compose版本 ≥ 2.0

（2）、拉取镜像

bash示例：

docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jeson/homebox:latest

（3）、创建并运行容器

bash示例：

docker run -d -p 8080:80 --name homebox registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/jeson/homebox:latest

（4）、访问应用

访问 http://<宿主机IP>:8080，正常访问系统。

10、总结

Docker是容器化技术的基石，通过轻量级虚拟化实现应用的快速部署、隔离和扩展。
核心价值：标准化开发环境、提升资源利用率、简化运维流程。
未来趋势：与云原生技术（如Kubernetes）深度整合，推动边缘计算、Serverless等场景发展。

Docker不仅改变了应用的打包和部署方式，也促进了DevOps文化的发展，使得开发者和运维人员之间的协作更加紧密。随着云原生技术的发展，Docker与其他技术如Kubernetes的结合使用，已经成为现代应用开发不可或缺的一部分。

逆风前行，Dare To Be！！！

1、Docker基本概念

（1）、定义

（2）、核心目标

（3）、主要功能

（4）、主要特点

2、Docker核心组件

（1）、镜像（Image）

（2）、容器（Container）

（3）、仓库（Repository）

3、Docker工作原理

（1）、组成原理

（2）、虚拟化技术

（3）、容器存储

4、工作流程

5、Docker安装与基础使用

（1）、安装步骤（以Ubuntu为例）

（2）、常用命令示例

6、Docker的优势与适用场景

（1）、优势

（2）、适用场景

7、Docker生态工具

（1）、Docker Compose

（2）、Docker Hub

（3）、Docker Swarm

8、Docker的局限性

9、使用示例

（1）、检查Docker环境

（2）、拉取镜像

（3）、创建并运行容器

（4）、访问应用

10、总结

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