Docker 容器与镜像

Docker 容器与镜像技术

一、Docker 概述

Docker 是一种轻量级容器化技术，通过打包应用程序及其依赖环境，实现 "一次构建，到处运行" 的目标。容器技术相比传统虚拟机，具有启动速度快、资源占用低、可移植性强等优势，已成为现代应用部署的主流方案。

1.1 容器核心概念

容器是一个自包含的运行环境，包含：

1. 应用程序本身
2. 应用所需的全部依赖（库、二进制文件、配置文件等）

容器通过操作系统级虚拟化技术，实现与宿主机器及其他容器的隔离，同时避免了传统虚拟机的 Hypervisor 层开销，性能接近原生系统。

1.2 Docker 优势

|------------|--------------------------------|
| 优势 | 说明 |
| 快速交付部署 | 容器启动时间为秒级，大幅缩短开发、测试、部署周期 |
| 高效虚拟化 | 内核级虚拟化，无需额外 Hypervisor，资源利用率更高 |
| 可移植性强 | 可在物理机、虚拟机、公有云、私有云等任意环境运行 |
| 简化管理 | 增量更新，自动化管理，减少环境配置差异带来的问题 |

1.3 容器标准化

容器技术遵循两大核心标准：

• Runtime Spec：运行时标准，定义容器的运行环境规范

• Image Format Spec：镜像格式标准，定义容器镜像的结构规范

主流容器运行时（Runtime）：

1. LXC：Linux 老牌容器运行时，Docker 早期使用
2. Runc：Docker 开发的默认运行时，符合 OCI 规范
3. Rkt：CoreOS 开发的容器运行时，兼容 Docker 镜像

二、Docker 架构与核心组件

Docker 采用C/S（客户端 - 服务器）架构，核心组件包括客户端、守护进程、镜像、容器和仓库。

2.1 架构示意图

[客户端] <--REST API--> [Docker守护进程]
                           |
         +----------------+----------------+
         |                |                |
    [镜像(Images)]  [容器(Containers)]  [仓库(Registry)]

2.2 核心组件说明

1. Docker 客户端

• • 常用工具：docker 命令行工具

• • 功能：向 Docker 守护进程发送指令（构建、运行、管理容器等）

• • 通信方式：通过 UNIX 套接字或网络接口与守护进程通信

2.Docker 守护进程（Docker Daemon）

• • 运行位置：Docker 主机后台

• • 功能：负责创建、运行、监控容器，管理镜像和仓库交互

3.Docker 镜像（Image）

• • 本质：只读模板，包含运行应用所需的代码、依赖、配置等

• • 特点：分层存储，可复用，不可修改（修改会生成新层）

4.Docker 容器（Container）

• • 本质：镜像的可运行实例，是一个隔离的运行环境

• • 特点：可启动、停止、删除、暂停，状态可持久化

5.Docker 仓库（Registry）

• • 功能：存储和分发 Docker 镜像

• • 分类：

• • • 公有仓库：Docker Hub（官方）、阿里云容器仓库等

• • • 私有仓库：企业内部自建的镜像仓库

三、Docker 部署与环境配置

3.1 前置条件

• 关闭防火墙和 SELinux：

  systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

  setenforce 0 && sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

• 配置网络 YUM 源（推荐阿里云源）

https://developer.aliyun.com/mirror/docker-ce?spm=a2c6h.13651102.0.0.22081b117nyHaS

3.2 安装 Docker（CentOS 为例）

1. 安装依赖包：

   yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

2.添加 Docker 官方源：

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

3.安装 Docker CE：

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

4.启动 Docker 并设置开机自启：

systemctl start docker

systemctl enable docker

5.验证安装：

docker --version # 显示版本信息则安装成功

3.3 配置镜像加速器

由于默认镜像仓库（Docker Hub）访问速度慢，需配置国内加速器：

1. 创建 / 修改配置文件：

   vim /etc/docker/daemon.json

2.添加加速器地址：

{

"registry-mirrors": [

"https://docker.m.daocloud.io",

"https://dockerproxy.com",

"https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"

]

}

3.重启 Docker 使配置生效：

systemctl daemon-reload

systemctl restart docker

四、Docker 镜像管理

镜像是 Docker 容器的基础，所有容器都基于镜像创建。以下是常用镜像操作命令。

4.1 镜像基本操作

|---------------------------|------------------|------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| docker images | 列出本地所有镜像 | docker images |
| docker search 镜像名 | 搜索镜像（Docker Hub） | docker search nginx |
| docker pull 镜像名[:标签] | 拉取镜像 | docker pull nginx:latest |
| docker tag 原镜像 新镜像[:标签] | 为镜像添加标签 | docker tag nginx:latest mynginx:v1 |
| docker rmi 镜像名[:标签] | 删除镜像 | docker rmi nginx:latest |
| docker history 镜像名 | 查看镜像构建历史 | docker history nginx |

4.2 镜像高级操作

4.2.1 镜像导入导出

# 导出镜像为压缩包

docker image save nginx > nginx-image.tar.gz

# 从压缩包导入镜像

docker image load -i nginx-image.tar.gz

4.2.2 清理无用镜像

# 清理临时镜像和未使用的镜像

docker image prune

# 清理所有无用镜像（包括未打标签的）

docker image prune -a -f

4.2.3 查看镜像详细信息

# 查看镜像完整信息（JSON格式）

docker image inspect nginx:latest

# 查看镜像特定信息（如架构）

docker image inspect -f {{".Architecture"}} nginx:latest

4.3 镜像管理注意事项

1. 同一镜像可以有多个标签，共享同一镜像 ID（类似硬链接）
2. 若镜像被容器使用，需先删除容器才能删除镜像（或使用 -f 强制删除）
3. 镜像名称格式：仓库地址/用户名/镜像名:标签（默认仓库为 Docker Hub）

五、Docker 容器管理

容器是镜像的运行实例，以下是容器的创建、启动、停止等核心操作。

5.1 容器基本操作

|----------------------------------|----------------|--------------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| docker ps | 查看运行中的容器 | docker ps |
| docker ps -a | 查看所有容器（包括停止的） | docker ps -a |
| docker create -it --name 容器名 镜像名 | 创建容器（不启动） | docker create -it --name mycentos centos:7 |
| docker start 容器名/ID | 启动容器 | docker start mycentos |
| docker run -it 镜像名 命令 | 创建并启动容器（交互模式） | docker run -it centos:7 /bin/bash |
| docker run -itd 镜像名 命令 | 创建并启动容器（后台模式） | docker run -itd --name mynginx nginx |
| docker stop 容器名/ID | 停止容器 | docker stop mynginx |
| docker rm 容器名/ID | 删除停止的容器 | docker rm mycentos |
| docker rm -f 容器名/ID | 强制删除容器（包括运行中的） | docker rm -f mynginx |

5.2 容器交互与进入

1. docker exec （推荐）：

   进入运行中的容器（退出后容器继续运行）

   docker exec -it mynginx /bin/bash

2.docker attach （不推荐）：

# 进入容器（退出后容器会停止）

docker attach mynginx

5.3 容器导入导出

用于容器迁移，保留容器当前状态：

1. 导出容器：

   将运行或停止的容器导出为压缩包

   docker export -o mycontainer.tar mycentos

2.导入为镜像：

# 从压缩包导入为新镜像

docker import mycontainer.tar myimage:v1

3.从新镜像创建容器：

docker run -itd --name newcontainer myimage:v1 /bin/bash

5.4 容器高级操作

|------------------------|-----------|--------------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| docker pause 容器名 | 暂停容器 | docker pause mynginx |
| docker unpause 容器名 | 恢复暂停的容器 | docker unpause mynginx |
| docker logs 容器名 | 查看容器日志 | docker logs -f mynginx（实时查看） |
| docker inspect 容器名 | 查看容器详细信息 | docker inspect mynginx |
| docker container prune | 清理所有停止的容器 | docker container prune -f |
| docker cp 本地文件 容器名:路径 | 复制文件到容器 | docker cp test.txt mynginx:/tmp/ |
| docker cp 容器名:路径 本地文件 | 从容器复制文件 | docker cp mynginx:/etc/nginx/nginx.conf ./ |

六、容器应用实战：部署 Nginx 服务

通过端口映射和目录挂载，实现宿主机与容器的资源共享，部署可持久化的 Nginx 服务。

6.1 准备工作

1. 创建宿主机目录结构（用于挂载容器数据）：

   mkdir -p /root/nginx/{www,logs,conf}

2.创建测试网页：

echo "Hello" > /root/nginx/www/index.html

3.获取 Nginx 默认配置文件（先创建临时容器复制配置）：

# 创建临时容器

docker run -itd --name tmpnginx nginx:latest

# 复制配置文件到宿主机

docker cp tmpnginx:/etc/nginx/nginx.conf /root/nginx/conf/

# 删除临时容器

docker rm -f tmpnginx

6.2 创建并启动 Nginx 容器

docker run -itd \

--name mynginx \

-p 80:80 \ # 端口映射：宿主机80 -> 容器80

-v /root/nginx/www:/usr/share/nginx/html \ # 网页目录挂载

-v /root/nginx/logs:/var/log/nginx \ # 日志目录挂载

-v /root/nginx/conf/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf \ # 配置文件挂载

nginx:latest

6.3 验证部署

1. 查看容器状态：

   docker ps | grep mynginx # 确保容器处于运行状态

2.访问测试：

• • 通过宿主机 IP 访问：http://宿主机IP，应显示测试页面内容

• • 查看日志验证：docker logs mynginx

6.4 配置说明

• 端口映射（ -p ）：解决容器网络隔离问题，使外部可访问容器服务

• 目录挂载（ -v ）：

• • 实现宿主机与容器文件共享

• • 确保容器重启后数据不丢失（如日志、配置、网页内容）

• • 便于在宿主机直接修改容器内的配置和内容

七、总结

Docker 容器技术通过封装应用及其依赖，解决了 "环境不一致" 的核心问题，大幅提升了软件交付效率。本文重点介绍：

1. 核心概念：镜像（只读模板）与容器（运行实例）的区别与联系
2. 架构组件：客户端、守护进程、镜像、容器、仓库的协同工作方式
3. 操作命令：镜像的拉取、标签、删除；容器的创建、启动、进入、迁移
4. 实战部署：通过 Nginx 案例展示端口映射和目录挂载的实际应用

掌握 Docker 基础后，可进一步学习 Docker Compose（多容器编排）、Docker Swarm（容器集群）等高级主题，构建更复杂的容器化应用架构。