Docker实践和应用详解

文章目录

Docker实践和应用详解
- 一、引言
- 二、Docker基础
- - [1、Docker 安装](#1、Docker 安装)
  - [2、Docker 基本命令](#2、Docker 基本命令)
- [三、Docker 应用实践](#三、Docker 应用实践)
- - [1、使用 Docker 构建 Web 应用](#1、使用 Docker 构建 Web 应用)
  - - [1.1、创建 Node.js 项目](#1.1、创建 Node.js 项目)
  - [2、Docker Compose 多容器应用](#2、Docker Compose 多容器应用)
- [四、Docker 在生产环境中的应用](#四、Docker 在生产环境中的应用)
- - 实际应用案例：电子商务应用
  - - [1. 部署架构](#1. 部署架构)
    - [2. 应用组件](#2. 应用组件)
    - [3. 部署流程](#3. 部署流程)
- 五、总结

Docker实践和应用详解

一、引言

Docker 是一个开源的应用容器引擎，它允许开发者打包他们的应用以及依赖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，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。

二、Docker基础

1、Docker 安装

在 Linux 系统上安装 Docker 的步骤如下：

bash 复制代码

# 更新软件包
sudo apt-get update

# 安装依赖
sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

# 添加 Docker 官方的 GPG 密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

# 设置稳定版仓库
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

# 安装 Docker
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

# 启动 Docker 并设置开机启动
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

# 验证安装是否成功
docker --version

2、Docker 基本命令

拉取镜像：从 Docker Hub 获取官方镜像

bash 复制代码

docker pull ubuntu:latest

启动容器：启动一个 Ubuntu 容器并进入交互模式

bash 复制代码

docker run -it ubuntu:latest /bin/bash

查看运行中的容器：列出当前正在运行的容器

bash 复制代码

docker ps

停止容器：停止指定的容器

bash 复制代码

docker stop <container_id>

删除容器：删除已停止的容器

bash 复制代码

docker rm <container_id>

删除镜像：删除本地的镜像

bash 复制代码

docker rmi ubuntu:latest

三、Docker 应用实践

1、使用 Docker 构建 Web 应用

我们将通过 Docker 来构建一个简单的 Node.js Web 应用，并打包为 Docker 镜像以便运行在不同环境中。

1.1、创建 Node.js 项目

bash 复制代码

mkdir docker-node-app
cd docker-node-app

初始化项目并安装依赖：

bash 复制代码

npm init -y
npm install express

编写 app.js：

javascript 复制代码

// app.js
const express = require('express');
const app = express();
const PORT = 3000;
app.get('/', (req, res) => {
    res.send('Hello, Docker!');
});

编写 Dockerfile：

dockerfile 复制代码

FROM node:14
WORKDIR /usr/src/app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["node", "app.js"]

构建并运行 Docker 容器：

bash 复制代码

docker build -t docker-node-app .
docker run -p 3000:3000 docker-node-app

2、Docker Compose 多容器应用

假设我们有一个包含前端 React 应用和后端 Node.js API 的 Web 服务，我们希望通过 Docker Compose 来编排和部署这两个服务。

项目结构

my-webapp/
├── frontend/ # React 应用
├── backend/ # Node.js API
└── docker-compose.yml
编写 docker-compose.yml

yaml 复制代码

version: '3.8'
services:
  frontend:
    build: ./frontend
    ports:
      - "3000:3000"
    depends_on:
      - backend
  backend:
    build: ./backend
    ports:
      - "4000:4000"
    environment:
      - MONGO_URI=mongodb://mongo:27017/mydatabase
  mongo:
    image: mongo:latest
    ports:
      - "27017:27017"
    volumes:
      - mongo-data:/data/db
volumes:
  mongo-data:

构建和运行服务

在项目根目录下执行：

bash 复制代码

docker-compose up --build

这将根据 docker-compose.yml 文件构建并启动所有服务。访问 http://localhost:3000 即可查看 React 前端应用，它会与运行在 http://localhost:4000 的 Node.js 后端 API 进行交互。

四、Docker 在生产环境中的应用

在生产环境中，Docker 结合 Kubernetes（K8s）等容器编排工具，能够实现大规模应用的自动化部署、扩展和管理。以下是一个实际的应用案例，展示了如何使用 Docker 和 Kubernetes 来部署和管理一个电子商务应用。

实际应用案例：电子商务应用

1. 部署架构

我们的 Kubernetes 集群采用主从架构，包括以下组件：

主节点（Master Node）：负责集群管理、调度和控制平面操作。
工作节点（Worker Node）：承载容器实例运行的节点，执行主节点的指令。

2. 应用组件

该电子商务应用的主要组件包括：

前端应用（Frontend App）：使用 React 框架编写，容器化部署在 Kubernetes 集群中，负责用户界面展示和交互。
后端应用（Backend App）：使用 Node.js 编写，处理用户请求，管理产品目录和订单信息，容器化部署在 Kubernetes 集群中。
数据库（Database）：使用 MySQL 作为关系型数据库，通过 Kubernetes 的持久化存储卷（Persistent Volume）进行数据持久化，存储产品和订单数据。
负载均衡器（Load Balancer）：通过 Kubernetes 内部负载均衡器，将前端应用的请求分发给多个后端应用实例，实现负载均衡和高可用性。

3. 部署流程

以下是该案例的部署流程：

配置 Kubernetes 集群：包括安装和配置 Kubernetes 主节点和工作节点。
创建容器镜像 ：为前端应用和后端应用创建 Docker 容器镜像，并上传到容器镜像仓库。
bash 复制代码
```
docker build -t your-docker-registry/flask-app:latest .
docker push your-docker-registry/flask-app:latest
```
创建 Kubernetes 对象：使用 Kubernetes 命令和 YAML 文件，创建 Kubernetes 的 Deployment、Service、Ingress 和 Persistent Volume 等对象，以及配置相关的资源配额和自动扩展策略。
应用部署和扩展 ：使用 kubectl 命令或 Kubernetes 控制台，部署前端应用和后端应用的 Deployment，并进行水平扩展。
bash 复制代码
```
kubectl apply -f flask-deployment.yaml
kubectl apply -f flask-service.yaml
```
配置负载均衡：创建 Kubernetes 的 Service 和 Ingress 对象，将前端应用暴露给外部流量，并配置负载均衡规则。
数据库持久化：创建 Kubernetes 的 Persistent Volume 和 Persistent Volume Claim 对象，将 MySQL 数据库的数据持久化存储，并绑定到后端应用的 Deployment。
监控和日志：配置 Kubernetes 的监控和日志系统，收集和分析集群和应用的性能指标和日志数据。

通过这个案例，我们可以看到 Docker 和 Kubernetes 如何在生产环境中提供强大的容器化应用部署和管理能力。这种集成方案不仅提高了运维效率，还为系统稳定性和可扩展性提供了强有力的支持。

五、总结

Docker 提供了一种轻量级、可移植的容器化解决方案，使得应用的部署、扩展和管理变得更加简单和高效。通过本文的实践和应用详解，我们可以看到 Docker 在开发、测试和生产环境中的广泛应用。无论是构建简单的 Web 应用，还是实现复杂的多容器应用部署，Docker 都展现出了其强大的功能和灵活性。

参考文章：