从入门到放弃：Docker基础教程

一、引言

1. 什么是Docker

Docker是一种用于开发、交付和运行应用程序的平台。它通过将应用程序打包成一个可以轻松部署的容器来实现隔离，从而简化了应用程序部署的流程。

2. Docker能解决什么问题

传统的应用程序部署和管理方式往往存在着各种问题，如应用程序之间的依赖关系、部署环境的复杂性和不稳定性等。Docker使用容器技术来解决这些问题。使用Docker可以：

• 提高开发和部署效率

• 降低部署风险和成本

• 简化应用程序依赖关系的管理

• 使应用程序更加灵活和可移植

• 加强安全性和可维护性

3. Docker的优点与不足

Docker的优点包括：

• 易于部署：Docker容器只需要绑定应用程序及其所有依赖项，就可以轻松地部署到任何支持Docker的环境中。

• 可移植性：Docker容器可以在任何支持Docker的环境中移植，无需重新配置应用程序。

• 环境隔离：Docker容器是独立的，因此可以实现应用程序的环境隔离，保障应用程序的稳定性和可靠性。

• 轻量级：Docker容器占用的资源较少，因此可以在较小的硬件配置上运行多个容器。

• 方便的管理：Docker提供了大量的工具和API，可以轻松地管理和监视容器。

Docker的不足包括：

• 相对较新：Docker技术相对较新，社区生态不够完善，因此存在一些崩溃bug。

• 需要学习成本：使用Docker需要学习一些新的概念和技术，尤其对于没有操作系统经验的人来说，可能需要额外的学习成本。

• 安全性风险：Docker的环境隔离性可能会被黑客入侵，安全性风险存在。

4. Docker与虚拟化的区别

Docker与虚拟化的区别在于Docker使用了一种名为容器的技术，它可以在操作系统层面上，更加高效地实现隔离和分离。而虚拟化技术是将不同的操作系统运行在同一物理服务器上的单个或多个虚拟机中，采用了更大的隔离级别，可用于保护环境，但所占用的资源比 Docker 高，资源开销也相应更大。

5. Docker的两种部署模型

Docker有两种主要的部署模型：单机模型和集群模型。在单机模型中，Docker主要是在本地机器上安装Docker并使用Docker命令来管理和部署容器。在集群模型中，多个Docker主机组成一个Docker集群，共同管理和部署容器，使用Docker Swarm或者Kubernetes进行容器编排。这种模式通常用于大规模的应用程序和服务的部署管理。

二、环境搭建

1. 安装Docker

首先需要在需要安装Docker的机器上安装Docker，可以从官方网站下载安装包：https://www.docker.com/products/docker-desktop

安装Docker后，可以在命令行中运行docker命令进行Docker操作。

2. Docker的基本概念

(1) 镜像

Docker镜像是一个只读的模板，用于创建容器。镜像由多个文件系统层组成，通过这些层，Docker可以快速地搭建一个新容器。Docker镜像通常都是通过Dockerfile文件来构建的，Dockerfile文件中描述了需要引入的系统镜像和各种系统库等。

可以使用docker image命令来管理和操作Docker镜像，如pull、push、save、load等。

(2) 容器

Docker容器是Docker镜像创建的可运行实例。容器中包含了运行时所需的所有文件，包括应用程序、配置文件、系统库和环境变量等，每个容器都是独立且隔离的。容器的优点在于可移植性和可复制性，可以在任何支持Docker的环境中运行，便于测试、部署和管理。

可以使用docker container命令来启动、停止、监视和删除Docker容器，如run、start、stop、rm等。

(3) 仓库

Docker仓库是Docker镜像的集合。Docker Hub是一个公共的Docker镜像仓库，Docker Hub上有大量的Docker镜像，方便使用者在进行操作时可以进行下载。除Docker Hub之外，还可以使用其他Docker仓库，如Aliyun Docker仓库等。

可以使用docker login、docker push、docker pull、docker search命令来管理和操作Docker仓库。

总之，Docker的基本概念包括镜像、容器和仓库。镜像是用于创建容器的模板，容器是Docker镜像创建的可运行实例，而仓库则是存储Docker镜像的地方。了解这些概念，将帮助您更好地使用Docker来管理和部署应用程序。

三、Docker镜像

1. Docker镜像概念

Docker镜像是Docker容器的基础，它包含了可以运行应用程序所需的所有依赖项。通常情况下，Docker镜像是由多层文件组成的。每一层文件描述了Docker镜像中的部分信息，比如操作系统依赖项、应用程序库、环境变量等。这种设计使得镜像更加轻量，方便分发和部署。

2. 构建自己的Docker镜像

需要先编写一个Dockerfile来描述如何构建Docker镜像。其中包括指定Docker镜像的基础镜像、安装方案与软件等。

以构建Ubuntu镜像为例，首先需要先编写一个Dockerfile如下所示：

FROM ubuntu:18.04
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y python3 && \
    apt-get clean
CMD ["bash"]

然后在Dockerfile所在目录下执行以下命令：

docker build -t my-ubuntu .

此处的my-ubuntu代表镜像的名称，最后的点(.)表示Dockerfile文件所在目录。执行完这个命令后，Docker将会自动下载Ubuntu的基础镜像，然后根据Dockerfile对基础镜像进行修改，最终创建一个新的Docker镜像。

3. 获取Docker镜像

可以从Docker仓库中获取Docker镜像，在Docker Hub上公共的Docker镜像数以亿计。通过docker pull命令可以从Docker Hub上下载指定的Docker镜像，比如要下载Ubuntu 18.04镜像可以使用以下命令：

docker pull ubuntu:18.04

4. Docker镜像的操作

(1) Docker镜像的打包与解包

可以使用docker save命令将Docker镜像打包到一个tar文件中：

docker save -o my-image.tar my-image

这将把名为my-image的镜像保存到my-image.tar的文件中。需要注意的是，镜像名称区分大小写。

可以使用docker load命令从tar文件中加载Docker镜像：

docker load -i my-image.tar

(2) Docker镜像的重命名与删除

可以使用docker tag命令重命名Docker镜像：

docker tag my-image my-image:v1.0

这将把原本名为my-image的镜像重命名为my-image:v1.0。

如果需要删除不需要的Docker镜像，可以使用docker rmi命令：

docker rmi my-image

这将删除名为my-image的镜像。如果需要强制删除，可以使用-f选项：

docker rmi -f my-image

这将强制删除名为my-image的镜像。

总之，Docker镜像是创建Docker容器的基础。可以使用Dockerfile创建自己的Docker镜像，也可以从Docker仓库中获取公共的Docker镜像。同时，通过打包和解包命令可以导出和导入Docker镜像，而重命名和删除命令则可以管理Docker镜像。

四、Docker容器

1. Docker容器的概念与使用

Docker容器是一种轻量级虚拟化技术，它能够快速构建、部署和运行应用程序。Docker容器隔离了应用程序及其依赖环境，使得应用程序更具可移植性和可重复性。Docker容器可以在不同的平台上运行，包括开发机、生产环境、云平台等。

使用Docker容器，需要先安装Docker，然后在Docker中创建容器，指定容器的镜像和配置参数。启动容器后，可以通过Docker命令来管理容器，包括查看容器状态、执行命令、上传下载文件等。

2. 从Docker容器中启动应用程序

在创建Docker容器时，可以指定容器运行的应用程序及其启动命令。例如，可以创建一个运行Nginx Web服务器的Docker容器，具体步骤包括：

1）拉取Nginx镜像：docker pull nginx

2）创建Nginx容器：docker run -d --name mynginx -p 80:80 nginx

其中，-d指定容器以后台模式运行，--name指定容器名称，-p指定容器端口和宿主机端口映射。

3）访问Nginx：在宿主机浏览器中访问http://localhost，即可看到Nginx欢迎页面。

3. Docker容器的网络连接

Docker容器默认使用NAT网络模式，通过宿主机网卡进行通信。然而，如果要实现容器之间的通信或者容器与宿主机之间的通信，需要进行网络配置。

Docker支持多种网络模式，包括桥接模式、主机模式、overlay模式等。其中，桥接模式是最常用的模式之一，它可以为每个容器分配一个IP地址并进行内部通信。具体步骤包括：

1）新建一个自定义桥接网络：docker network create mynetwork

2）创建两个容器并加入该网络：docker run -d --name mycontainer1 --network mynetwork nginx 和 docker run -d --name mycontainer2 --network mynetwork nginx

3）测试容器之间的通信：在其中一个容器中执行命令ping mycontainer2即可。

4. Docker容器的操作

(1) Docker容器的启动与停止。启动容器可以使用docker start命令，停止容器可以使用docker stop命令。

(2) Docker容器的重启与杀死。重启容器可以使用docker restart命令，杀死容器可以使用docker kill命令。

(3) Docker容器的数据卷管理。Docker容器的数据卷可以实现容器和宿主机之间的数据共享，以及容器之间的数据共享。可以使用docker volume命令来管理数据卷，包括创建数据卷、挂载数据卷、删除数据卷等。例如，可以创建一个数据卷，并将其挂载到一个容器中：

docker volume create mydata

docker run -d --name mycontainer -v mydata:/data nginx

这样，容器内的/data目录将和宿主机上mydata目录共享。

四、Docker容器

1. Docker仓库的概念

Docker仓库是一种存储和分享Docker镜像的平台，类似于代码托管平台GitHub。Docker官方提供了Docker Hub作为默认的仓库，用户可以在其中找到许多已经构建好的镜像，并且可以方便地共享自己的镜像到Docker Hub上。

除了Docker Hub，还有其他的Docker仓库可供选择，例如阿里云容器镜像服务、腾讯云镜像仓库等，也可以搭建自己的私有仓库。

2. Docker镜像与仓库的管理操作

使用Docker仓库时，需要先登录账号。可以使用docker login命令登录仓库，例如：

docker login registry.docker-cn.com

登录后，可以进行以下操作：

(1) 拉取镜像：使用docker pull命令从仓库中获取镜像，例如：

docker pull nginx

(2) 查看本地已下载的镜像：使用docker images命令，例如：

docker images

(3) 推送镜像：使用docker push命令将本地的镜像推送到仓库中，例如：

docker tag myimage myregistry.com/myimage

docker push myregistry.com/myimage

(4) 删除镜像：使用docker rmi命令删除本地的镜像，例如：

docker rmi nginx

3. 创建自己的私有仓库

Docker仓库可以搭建在自己的服务器上，成为私有仓库，方便自己的团队管理和分享镜像。

Docker官方提供了开源项目Docker Registry，可以用来搭建私有仓库。具体步骤包括：

(1) 安装Docker Registry，可以使用docker run命令，例如：

docker run -d -p 5000:5000 --name registry registry:2

其中，-d指定容器以后台模式运行，-p指定容器端口和宿主机端口映射，--name指定容器名称，registry:2指定镜像版本。

(2) 创建镜像并推送到私有仓库中，例如：

docker build -t myimage .

docker tag myimage localhost:5000/myimage

docker push localhost:5000/myimage

(3) 拉取镜像时需要在镜像名称前加上仓库的地址，例如：

docker pull localhost:5000/myimage

4. Docker镜像的发布与安装

发布Docker镜像可以将其推送到公共或私有仓库中，使得其他用户可以方便地下载和使用。具体步骤包括：

(1) 登录Docker仓库，例如：

docker login docker.io

(2) 推送镜像，例如：

docker push myimage:1.0

安装Docker镜像可以从公共或私有仓库中拉取镜像。具体步骤包括：

(1) 拉取镜像，例如：

docker pull nginx

(2) 运行容器，例如：

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

其中，-d指定容器以后台模式运行，--name指定容器名称，-p指定容器端口和宿主机端口映射。

Docker仓库是一个方便管理和共享Docker镜像的平台，可以通过Docker命令对仓库中的镜像进行管理和操作。私有仓库可以在团队中管理和分享镜像，发布和安装镜像可以方便地在不同的平台上进行应用部署。

六、Docker Compose

1、什么是Docker Compose

Docker Compose是Docker官方提供的工具，可以通过配置文件来定义和管理多个Docker容器，使得多个容器可以协同工作，形成一个完整的应用。 它可以简化容器的管理和部署，并且可以快速构建开发、测试和生产环境。

2. Docker Compose的安装与使用

Docker Compose是独立于Docker的一个工具，需要单独安装。可以从官方网站上下载二进制文件来安装，也可以使用包管理器来安装，例如使用yum安装：

sudo yum install docker-compose

使用Docker Compose需要创建一个YAML格式的配置文件docker-compose.yml，可以定义多个服务及其配置参数。可以使用docker-compose命令来对配置文件中指定的服务进行管理，例如：

docker-compose up：启动服务

docker-compose down：停止服务并删除容器

docker-compose ps：查看服务状态

3. Docker Compose的实际应用

Docker Compose适用于复杂的微服务架构，通过定义多个服务及其依赖关系，可以快速构建和部署完整的应用。例如，可以使用Docker Compose创建一个用于开发和测试的WordPress应用，包括WordPress和MySQL两个镜像。具体步骤包括：

(1) 创建一个docker-compose.yml文件，定义服务和镜像及其配置。例如：

version: '3'
services:
    db:
        image: mysql:5.7
        restart: always
        volumes:
            - db_data:/var/lib/mysql
        environment:
            MYSQL_ROOT_PASSWORD: somewordpress
            MYSQL_DATABASE: wordpress
            MYSQL_USER: wordpress
            MYSQL_PASSWORD: wordpress
    wordpress:
        depends_on:
            - db
        image: wordpress:latest
        ports:
            - "8000:80"
        restart: always
        environment:
            WORDPRESS_DB_HOST: db:3306
            WORDPRESS_DB_USER: wordpress
            WORDPRESS_DB_PASSWORD: wordpress
volumes:
    db_data:

(2) 使用docker-compose up命令启动服务，例如：

docker-compose up -d

(3) 访问http://localhost:8000/就可以看到一个WordPress站点，并且数据被存储在MySQL容器中。

4. 在Docker Compose中定义多个服务

Docker Compose可以同时定义多个服务，每个服务运行一个容器。可以在docker-compose.yml文件中添加多个服务，例如：

version: '3'
services:
    web:
        build: .
        ports:
            - "5000:5000"
    redis:
        image: "redis:alpine"

其中，web服务使用当前目录下的Dockerfile构建镜像，并将端口5000映射到宿主机的5000端口；redis服务从Redis官方镜像中拉取，并默认使用alpine作为基础镜像。可以使用docker-compose up命令启动所有服务。

七、Docker Swarm

1. 什么是Docker Swarm

Docker Swarm是Docker官方提供的原生容器集群管理工具，可以将多个Docker主机集成为一个虚拟集群。它支持自动负载均衡、服务发现、容器高可用等功能，并且与Docker Compose兼容。

Docker Swarm将多个Docker主机作为节点，通过集群管理器来自动分发和调度任务，从而实现容器化应用程序的高可用性。

2. Docker Swarm的安装与配置

Docker Swarm需要多个Docker主机组成一个集群，每个主机作为一个节点参与任务分配和调度。首先需要在每个节点上安装Docker，并启动Swarm模式。可以使用docker swarm init命令在一台主机上初始化Swarm集群，例如：

docker swarm init --advertise-addr 192.168.0.1

然后，在其他主机上使用docker swarm join命令，将它们加入集群，例如：

docker swarm join --token <token> 192.168.0.1:2377

此后，可以使用Docker CLI、Docker Compose等管理工具来管理和部署Docker容器。

3. Docker Swarm的应用场景

Docker Swarm适用于大规模的、分布式的容器部署，例如云平台和边缘计算场景。它可以自动化容器的任务分配和负载均衡，并且支持快速、可靠的容器部署和升级。

Docker Swarm与Docker Compose的兼容性，也使得开发人员可以在本地使用Docker Compose来开发和测试容器化应用程序，并且在集群中进行快速和可靠的部署。

4. 使用Docker Swarm构建高可用集群

在Docker Swarm中，多个Docker主机组成一个虚拟集群，并在其中运行容器化应用程序。为了实现高可用性，需要采取以下措施：

(1) 分配多个副本：通过设置--replicas参数，可以在Swarm集群中启动多个容器的副本，从而实现容器的高可用。

(2) 设置健康检查和自动恢复：通过设置健康检查，可以及时检测容器状态，并在出现问题时自动恢复。可以使用docker service update来设置健康检查和自动恢复的策略。

(3) 使用多个Swarm管理节点：Swarm模式中只有一个管理节点，为了避免单点故障，可以设置多个Swarm管理节点。可以使用docker swarm init --replication命令来启动多个Swarm管理节点。

总之，Docker Swarm是一个强大的、原生的Docker容器集群管理工具，通过自动化任务分配和负载均衡等功能，可以实现容器化应用程序的高可用性。在实践中，需要配置健康检查、设置Swarm管理节点、启动多个容器副本等措施来保证高可用性。

八、Docker安全性

1.基本概念

Docker是一种容器化技术，可以将应用程序及其依赖项打包成独立的、可移植的容器，实现快速部署和可靠的运行环境。Docker的安全性是使用Docker的核心问题之一，因为容器提供了更高级别的隔离性和管理性，容器中的任何漏洞都可能对整个系统造成威胁。

2.Docker安全的措施

为了确保Docker容器的安全性，需要采取如下措施：

a. 每个容器只允许运行一个进程，并为每个容器分配一个唯一的ID。

b. 使用最小化的基础映像，只安装最少的软件包和依赖项。

c. 清除无用的软件包和应用程序，包括未使用的用户、组和文件系统对象。

d. 更新和升级运行Docker的主机操作系统和Docker软件，以确保对漏洞的修复。

e. 使用安全的镜像创建和管理容器，确保其没有被篡改。

f. 启用Docker的安全功能，如seccomp、AppArmor和SELinux。

g. 启用Docker Swarm的TLS认证和授权。

h. 只运行信任的容器和镜像，不要使用未知来源的容器和镜像。

3.使用Docker网络

为了确保网络安全，需要在Docker中使用网络时采取如下措施：

a. 使用Docker网络插件来设置不同容器的网络连接，以实现网络隔离。

b. 通过为不同容器分配IP地址和端口号，来控制容器的访问权限。

c. 启用Docker的TLS认证和授权，以确保数据在传输过程中的安全性。

4.策略与权限的管理

为了确保Docker镜像和容器的安全性，需要制定和管理策略与权限，包括：

a. 使用镜像仓库来管理镜像和容器的注册、存储和访问。

b. 通过Docker Registry的ACL或LDAP认证机制来定义用户访问镜像和容器的权限。

c. 使用Docker的授权插件，如Authz，来限制任何未经授权的访问。

d. 设定容器的访问策略，如启用或禁用容器的特定行为。

总之，为了确保Docker容器的安全性，需要采取综合的、多层次的安全性措施，并遵循最佳实践和社区建议。

九、其他

1.Docker的集成与工具

a. Docker Compose：是一种简单的方式来定义和运行多个Docker容器的应用程序，可以使用一个Dockerfile创建多个服务，并使用Compose来管理它们的关系。

b. Docker Swarm：是Docker的内置集群管理器，可以将多台主机组合在一起，形成一个虚拟的Docker主机。

c. Kubernetes：是由Google开发的用于自动化容器化应用程序部署、扩展和管理的开源平台。

d. GitLab CI：是一个自动化软件开发流程管理系统，支持Docker来加速构建和部署。

e. Jenkins：是一个开源的自动化工具，可以快速构建、测试和部署应用程序。

2.Docker的扩展与插件

为了更好地扩展Docker的功能，可以使用Docker的插件来增强其功能，如：

a. Volume plugins：支持使用外部存储驱动器来管理和存储Docker容器的数据卷。

b. Network plugins：支持使用外部网络驱动器来扩展Docker网络。

c. Runtime plugins：支持使用外部容器运行时环境来扩展Docker的容器执行框架。

d. Authorization plugins：支持使用外部认证和授权服务来增强Docker的安全性。

Docker作为一种流行的容器化技术，为开发人员和运维人员提供了许多方便。通过集成和插件可以扩展和增强Docker的功能，使其更加灵活和适应各种应用程序的需求。