Docker的简单介绍

Docker

定义

Docker 是一个开源的容器化平台，通过操作系统级虚拟化技术将应用及其依赖打包成轻量级、可移植的容器，实现"一次构建，到处运行"的部署模式。

技术定位

Docker 位于虚拟化技术栈的容器层，介于传统虚拟机（VM）与裸机部署之间。它通过 Linux 内核特性（如 cgroups 和 namespaces）实现资源隔离，成为现代微服务架构和 CI/CD 流程的基础设施标准。

核心特性 (Key Features)

轻量级隔离：容器共享宿主机内核，启动时间毫秒级，资源占用远低于虚拟机
镜像分层存储：采用 UnionFS 联合文件系统，通过层级复用大幅减少存储空间
环境一致性：开发、测试、生产环境使用相同镜像，消除"在我机器上能跑"问题
声明式配置 ：通过 Dockerfile 和 docker-compose.yml 实现基础设施即代码
生态系统完善：Docker Hub 提供数百万公共镜像，支持私有仓库部署

工作原理 (How It Works)

核心架构

Docker 采用客户端-服务器（C/S）架构，主要组件包括：
REST API
Docker Client

docker CLI
Docker Daemon

dockerd
containerd

容器运行时
runc

OCI 运行时
Linux Kernel

cgroups + namespaces
Images

镜像管理
Containers

容器管理
Networks

网络管理
Volumes

数据卷管理

关键机制说明

Namespace 隔离
- PID namespace：进程隔离，容器内 PID 1 独立于宿主机
- Network namespace：网络栈隔离，每个容器拥有独立 IP
- Mount namespace：文件系统隔离，容器看到独立的根文件系统
- UTS namespace：主机名隔离
- IPC namespace：进程间通信隔离
- User namespace：用户权限隔离
Cgroups 资源限制
- 限制 CPU、内存、磁盘 I/O、网络带宽
- 防止单个容器耗尽宿主机资源

镜像分层机制

复制代码

[应用层] ← 可写层 (Container Layer)
[依赖层] ← 只读层
[运行时层] ← 只读层
[基础镜像层] ← 只读层 (Base Image)

使用 Copy-on-Write (CoW) 策略：修改文件时才复制到可写层
多个容器可共享相同的只读层

快速上手 (Quick Start)

安装

Linux 安装（Ubuntu/Debian）

bash 复制代码

# 安装依赖
sudo apt-get update
sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | \
  sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 添加 Docker 仓库
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) \
  signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.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 Engine
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

Windows/macOS

下载并安装 Docker Desktop

最简代码 (MVE)

bash 复制代码

# 1. 运行第一个容器（自动拉取镜像）
docker run hello-world

# 2. 运行交互式容器
docker run -it ubuntu:22.04 bash
# 在容器内执行命令后，输入 exit 退出

# 3. 后台运行 Nginx 服务器
docker run -d -p 8080:80 --name my-nginx nginx:alpine
# 访问 http://localhost:8080 查看效果

# 4. 查看运行中的容器
docker ps

# 5. 停止并删除容器
docker stop my-nginx
docker rm my-nginx

创建自定义镜像

\Dockerfile 示例

dockerfile 复制代码

# 基础镜像
FROM node:18-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制依赖文件并安装（利用缓存层）
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production

# 复制应用代码
COPY . .

# 暴露端口
EXPOSE 3000

# 启动命令
CMD ["node", "server.js"]

bash 复制代码

# 构建镜像
docker build -t my-app:1.0 .

# 运行容器
docker run -d -p 3000:3000 my-app:1.0

优缺点对比 (Trade-offs)

维度	优势 (Pros)	局限 (Cons)
性能	接近原生性能，启动秒级	不适合 GUI 应用，图形性能损耗大
资源占用	单机可运行数百容器	Windows 容器需 Hyper-V，资源开销较大
隔离性	进程级隔离，安全性优于传统部署	不如虚拟机隔离彻底，共享内核存在风险
可移植性	跨平台一致性（Linux/Windows/macOS）	架构依赖（ARM 镜像无法在 x86 上运行）
生态系统	海量公共镜像，社区活跃	镜像质量参差不齐，存在供应链安全风险
学习曲线	基础使用简单	网络、存储、编排等高级特性复杂

避坑指南与最佳实践

常见陷阱

1. 数据持久化问题
❌ 错误：将数据存储在容器内，容器删除后数据丢失
✅ 正确：使用 Volume 或 Bind Mount
bash 复制代码
docker run -v /host/data:/container/data my-app
2. 镜像体积过大
❌ 错误：使用完整 OS 镜像（如 ubuntu:latest）
✅ 正确：使用 Alpine 或 Distroless 镜像
dockerfile 复制代码
FROM node:18-alpine  # 仅 40MB vs node:18 的 900MB+
3. 容器以 root 运行
❌ 风险：容器逃逸后可能获得宿主机 root 权限
✅ 正确：创建非特权用户
dockerfile 复制代码
RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup
USER appuser

性能优化建议

1. 利用构建缓存

dockerfile 复制代码

# 先复制依赖文件（变化频率低）
COPY package.json package-lock.json ./
RUN npm ci

# 再复制源代码（变化频率高）
COPY . .

2. 多阶段构建减小镜像

dockerfile 复制代码

# 构建阶段
FROM node:18 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm ci && npm run build

# 运行阶段
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/dist ./dist
CMD ["node", "dist/server.js"]

3. 使用 .dockerignore

复制代码

node_modules
.git
*.log
.env

常见问题

Q: Docker 和虚拟机有什么区别？

A: Docker 容器共享宿主机内核，启动快、资源占用少；虚拟机包含完整 OS，隔离性更强但开销大。

Q: 如何清理无用的镜像和容器？

A: 使用 docker system prune -a 清理所有未使用的资源（谨慎操作）。

Q: 容器内时间不对怎么办？

A: 挂载宿主机时区文件：
bash 复制代码
docker run -v /etc/localtime:/etc/localtime:ro my-app
Q: 如何限制容器资源？

A: 使用资源限制参数：
bash 复制代码
docker run --memory="512m" --cpus="1.5" my-app

进阶主题

网络模式

模式	说明	使用场景
bridge	默认模式，容器通过虚拟网桥通信	单机多容器应用
host	容器直接使用宿主机网络栈	需要高性能网络的场景
none	无网络配置	安全隔离或自定义网络
container	共享另一个容器的网络	Sidecar 模式（如服务网格）

编排工具对比

单机编排
原生集群
企业级编排
Docker Compose
开发/测试环境
Docker Swarm
中小规模生产
Kubernetes
大规模云原生

Docker Compose：适合本地开发，通过 YAML 定义多容器应用
Docker Swarm：Docker 原生集群方案，配置简单但功能有限
Kubernetes：事实标准，功能强大但学习曲线陡峭

Docker的简单介绍

Docker

技术定位

核心特性 (Key Features)

工作原理 (How It Works)

核心架构

关键机制说明

快速上手 (Quick Start)

安装

最简代码 (MVE)

创建自定义镜像

优缺点对比 (Trade-offs)

避坑指南与最佳实践

进阶主题

网络模式

编排工具对比

相关资源