Docker

Docker 作为开源的容器化平台，核心目标是解决"环境一致性"与"高效部署"问题，通过将应用及其依赖打包为标准化容器，实现"一次构建，处处运行"的价值。其本质是操作系统级虚拟化（进程级隔离），区别于传统硬件虚拟化，具有轻量、高效、可移植的核心特性，已成为 DevOps 流程与云原生架构的基础工具。

二、Docker核心定位与价值

Docker 的核心价值在于"解耦"与"标准化"，具体可拆解为三点：

环境一致性：将应用依赖（代码、运行时、库、配置）打包为容器，彻底解决"开发环境能跑、测试/生产环境报错"的经典问题，实现全流程环境统一；
高效资源利用：容器共享宿主机内核，无需像虚拟机那样分配独立内核与硬件资源，启动速度达秒级，资源占用为 MB 级，单台物理机可运行成百上千个容器，资源利用率远高于传统虚拟化；
敏捷部署与扩展：支持自动化构建、分发与启动，配合编排工具可实现秒级扩容/缩容，完美适配 DevOps 自动化流程与微服务架构的部署需求。

三、核心组件与流转关系

Docker 核心由"三大核心组件"和"底层支撑组件"构成，各组件协同实现容器的构建、运行、分发全流程：

1. 三大核心组件（基础核心）

镜像（Image）：只读的静态模板，包含运行应用的所有依赖，采用"分层存储"机制（多层只读文件系统），支持层复用以减少磁盘占用。镜像不可修改，仅能作为创建容器的"模板"，可通过 Dockerfile 构建或从仓库拉取；
容器（Container）：镜像的运行实例，本质是被隔离的进程。容器在镜像只读层之上叠加一层"可写层"，所有修改仅作用于可写层（删除容器后可写层消失，数据卷可解决数据持久化问题），支持启动、停止、重启、删除等生命周期管理；
仓库（Repository）：镜像的存储与分发平台，类似"软件应用商店"，分为公共仓库（如 Docker Hub，提供海量官方/第三方镜像）和私有仓库（如 Harbor，适用于企业内部镜像管理）。镜像通过"标签（tag）"区分版本，实现精准拉取与推送。

2. 核心流转关系

镜像 → 容器：通过 docker run 命令基于镜像创建并启动容器；仓库 → 本地镜像：通过docker pull 从仓库拉取镜像到本地；容器 → 镜像：通过 docker commit 将修改后的容器提交为新镜像（适用于临时定制，正式场景推荐 Dockerfile）；本地镜像 → 仓库：通过 docker push 将本地构建的镜像推送到仓库供复用。

3. 底层支撑组件

客户端-服务端（C/S）架构：用户通过 Docker 客户端（CLI/图形界面）发送指令，Docker 守护进程（dockerd，运行在宿主机后台）接收并执行实际操作（如管理镜像、容器），守护进程与仓库通过 HTTP/HTTPS 交互实现镜像拉取/推送；
数据卷（Volume）：独立于容器生命周期的持久化存储组件，用于保存容器数据（避免容器删除后数据丢失），支持宿主机与容器、容器间的数据共享，由 Docker 统一管理宿主机存储路径；
网络（Network）：提供容器间、容器与宿主机/外网的通信能力，核心模式包括桥接模式（默认，容器互通且可访问外网）、宿主模式（直接使用宿主机网络，无端口映射开销）、容器模式（多容器共享网络命名空间）等；
Dockerfile ：定义镜像构建步骤的文本文件，通过 FROM（指定基础镜像）、RUN（执行命令）、COPY（复制文件）等标准化指令，实现镜像的可复现构建（替代手动定制镜像，适合团队协作）；
Docker Compose ：多容器编排工具，通过 docker-compose.yml 配置文件定义多个关联服务（如 Web 服务 + 数据库 + 缓存），一键实现多容器的启动、停止、协同管理，简化多服务依赖的部署流程。

四、Docker 与传统虚拟化的核心差异

Docker 属于操作系统级虚拟化，与传统硬件虚拟化（如 VMware、Xen）的核心差异在于"隔离粒度"与"资源开销"，具体对比如下：

对比维度	Docker 容器	传统虚拟机（VM）
内核	共享宿主机内核	每个 VM 拥有独立内核
启动速度	秒级	分钟级
资源占用	低（MB 级），按需分配	高（GB 级），预分配固定资源
隔离级别	进程级隔离（隔离应用进程）	硬件级隔离（隔离完整操作系统）
移植性	强（基于镜像标准化，跨平台兼容）	弱（依赖特定 Hypervisor 虚拟化技术）

五、典型应用场景

开发环境标准化：团队统一使用 Docker 容器作为开发环境，避免因本地环境差异导致的开发问题；
持续集成/持续部署（CI/CD）：在 CI/CD 流程中，通过 Docker 构建镜像、运行测试、部署容器，实现自动化流水线；
微服务部署：将微服务架构中的每个服务打包为独立容器，通过编排工具（如 Docker Compose、K8s）实现服务的协同运行、扩容与运维；
多环境快速部署：同一镜像可在开发、测试、生产等不同环境中无缝运行，减少环境适配成本；
资源密集型场景：如大数据处理、测试环境集群，通过容器的轻量特性提高资源利用率，降低硬件成本。

六、Docker安装与配置

Linux系统

使用包管理器安装 Docker Engine：

bash 复制代码

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

启动 Docker 服务：

bash 复制代码

sudo systemctl start docker

Windows/macOS

下载 Docker Desktop（官网链接）并安装。

基本命令

拉取镜像：
bash 复制代码
```
docker pull ubuntu:latest
 
```
运行容器：
bash 复制代码
```
docker run -it ubuntu /bin/bash
 
```
列出运行中的容器：
bash 复制代码
```
docker ps
 
```

停止容器：

bash 复制代码

docker stop <container_id>

Dockerfile 示例

创建自定义镜像的配置文件：

dockerfile 复制代码

FROM ubuntu:latest
RUN apt-get update && apt-get install -y python3
COPY app.py /app/
WORKDIR /app
CMD ["python3", "app.py"]

构建镜像：

bash 复制代码

docker build -t my-python-app .

数据卷与网络

挂载数据卷：

bash 复制代码

docker run -v /host/path:/container/path ubuntu

创建网络：
bash 复制代码
```
docker network create my-network
 
```
常用工具

Docker Compose ：用于定义和运行多容器应用。

yaml 复制代码

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"

启动服务：
bash 复制代码
```
docker-compose up
 
```

七、Docker容器操作

启动容器

使用 docker run 命令启动一个新容器。通过 -d 参数可让容器在后台运行，-p 指定端口映射，--name 为容器命名。

bash 复制代码

docker run -d -p 8080:80 --name my_container nginx

查看运行中的容器

docker ps 显示当前运行的容器列表，添加 -a 参数可查看所有容器（包括已停止的）。

bash 复制代码

docker ps -a

停止容器

使用 docker stop 命令停止指定容器，需提供容器ID或名称。

bash 复制代码

docker stop my_container

启动已停止的容器

通过 docker start 重新启动已停止的容器，不会创建新实例。

bash 复制代码

docker start my_container

进入容器交互模式

docker exec -it 进入正在运行的容器内部，常用于调试或执行命令。

bash 复制代码

docker exec -it my_container /bin/bash

删除容器

docker rm 删除已停止的容器，添加 -f 参数可强制删除运行中的容器。

bash 复制代码

docker rm my_container

查看容器日志

docker logs 查看容器的输出日志，-f 参数可实时跟踪日志更新。

bash 复制代码

docker logs -f my_container

复制文件到容器

docker cp 在宿主机和容器之间复制文件。

bash 复制代码

docker cp local_file.txt my_container:/path/in/container

提交容器为镜像

通过 docker commit 将容器当前状态保存为新的镜像。

bash 复制代码

docker commit my_container new_image_name

监控容器资源

docker stats 实时显示容器的CPU、内存等资源使用情况。

bash 复制代码

docker stats my_container

八、Docker网络管理

Docker 网络基础

Docker 提供多种网络模式，默认支持以下核心类型：

Bridge：默认模式，容器通过虚拟网桥与主机通信。
Host：容器直接使用主机网络栈，无隔离。
None：禁用所有网络，适用于离线场景。
Overlay：用于跨主机的容器通信（如 Swarm 集群）。
Macvlan：为容器分配 MAC 地址，使其像物理设备接入网络。

Docker的网络模式

桥接模式（Bridge）

桥接模式是 Docker 的默认网络模式。在此模式下，Docker 会创建一个虚拟网桥（通常是 docker0），容器通过该网桥与主机及其他容器通信。每个容器会被分配一个独立的 IP 地址。

适用于单主机环境下的多容器通信。
容器可以通过主机端口映射（-p 参数）暴露服务到外部网络。

主机模式（Host）

在主机模式下，容器直接使用主机的网络命名空间，共享主机的 IP 和端口。容器的网络性能与主机几乎一致，但隔离性较差。

适用于对网络性能要求较高的场景。
容器无需端口映射即可直接使用主机的网络接口。

无网络模式（None）

无网络模式下，容器不配置任何网络接口，完全隔离网络。通常用于安全性要求极高的场景或仅需本地进程通信的容器。

适用于不需要网络通信的容器。
容器内部仅能通过本地进程间通信（IPC）或共享文件系统交互。

容器模式（Container）

容器模式允许一个容器共享另一个容器的网络命名空间。两个容器使用相同的网络配置，包括 IP 地址和端口。

适用于需要紧密协作的容器组。
常用于 Sidecar 模式或日志收集等场景。

覆盖网络模式（Overlay）

覆盖网络模式用于跨主机的容器通信，常见于 Docker Swarm 或 Kubernetes 集群。通过虚拟网络层实现多主机间的容器互联。

适用于分布式系统或多主机环境。
支持服务发现和负载均衡。

Macvlan 模式

Macvlan 模式允许容器直接绑定到物理网络接口，每个容器拥有独立的 MAC 地址，表现得像物理设备一样。

适用于需要直接接入物理网络的场景。
常用于网络设备模拟或高性能网络需求。

如何选择网络模式

单主机通信：桥接模式或主机模式。
高性能需求：主机模式或 Macvlan 模式。
完全隔离：无网络模式。
跨主机通信：覆盖网络模式。
共享网络：容器模式。

示例命令

创建桥接网络：

bash 复制代码

docker network create my_bridge
docker run --network=my_bridge -d nginx

使用主机模式：

bash 复制代码

docker run --network=host -d nginx

使用覆盖网络（Swarm 环境）：

bash 复制代码

docker network create --driver=overlay my_overlay
docker service create --network=my_overlay nginx

通过理解这些网络模式的特点和适用场景，可以更灵活地配置 Docker 容器的网络环境。

查看和管理网络

列出所有网络：

bash 复制代码

docker network ls

查看特定网络详情（如 bridge）：

bash 复制代码

docker network inspect bridge

删除未使用的网络：

bash 复制代码

docker network prune

自定义 Bridge 网络

创建自定义桥接网络（优于默认 bridge）：

bash 复制代码

docker network create --driver bridge my_bridge

运行容器并指定网络：

bash 复制代码

docker run -d --name web --network my_bridge nginx

将已有容器连接到网络：

bash 复制代码

docker network connect my_bridge existing_container

容器间通信

同一网络下的容器可通过容器名直接通信：

bash 复制代码

docker run -d --name app --network my_bridge my_app_image

app 可直接通过 web 主机名访问 nginx 容器。

端口映射与暴露

将容器端口映射到主机（如将 80 映射到主机 8080）：

bash 复制代码

docker run -d -p 8080:80 --name web nginx

仅暴露端口（不映射到主机，供其他容器访问）：

dockerfile 复制代码

EXPOSE 80

跨主机通信（Overlay 网络）

初始化 Swarm 集群：

bash 复制代码

docker swarm init

创建 Overlay 网络：

bash 复制代码

docker network create -d overlay my_overlay

在集群中运行服务：

bash 复制代码

docker service create --network my_overlay --name service1 nginx

网络隔离与安全

限制容器访问外部网络：

bash 复制代码

docker run -d --network none --name isolated_container busybox

配置防火墙规则（如仅允许特定 IP 访问容器）：

bash 复制代码

iptables -A DOCKER -s 192.168.1.100 -j ACCEPT

常见问题排查

检查容器 IP 地址：

bash 复制代码

docker inspect -f '{{range .NetworkSettings.Networks}}{{.IPAddress}}{{end}}' container_name

测试容器间连通性：

bash 复制代码

docker exec -it container_name ping target_container

查看 Docker 日志：

bash 复制代码

journalctl -u docker.service

通过以上方法，可灵活管理 Docker 网络以满足不同场景需求。

总结

Docker 以"容器化"为核心，通过镜像、容器、仓库三大组件实现了应用的标准化打包与分发，凭借轻量、高效、可移植的优势，解决了传统部署中的环境不一致、资源利用率低、部署繁琐等痛点。其客户端-服务端架构与底层支撑组件（数据卷、网络、Dockerfile 等）共同构成了完整的容器化解决方案，广泛应用于开发、测试、生产全流程，是现代软件研发与运维的必备工具。掌握 Docker 的核心组件与使用流程，是迈向 DevOps 与云原生架构的关键一步。

前言

一、Docker

二、Docker核心定位与价值

三、核心组件与流转关系

1. 三大核心组件（基础核心）

2. 核心流转关系

3. 底层支撑组件

四、Docker 与传统虚拟化的核心差异

五、典型应用场景

六、Docker****安装与配置

基本命令

Dockerfile 示例

数据卷与网络

常用工具

七、Docker****容器操作

启动容器

查看运行中的容器

停止容器

启动已停止的容器

进入容器交互模式

删除容器

查看容器日志

复制文件到容器

提交容器为镜像

监控容器资源

八、Docker****网络管理

Docker 网络基础

Docker****的网络模式

桥接模式（Bridge）

主机模式（Host）

无网络模式（None）

容器模式（Container）

覆盖网络模式（Overlay）

Macvlan 模式

如何选择网络模式

示例命令

查看和管理网络

自定义 Bridge 网络

容器间通信

端口映射与暴露

跨主机通信（Overlay 网络）

网络隔离与安全

常见问题排查

总结

六、Docker安装与配置

七、Docker容器操作

八、Docker网络管理

Docker的网络模式