Docker 与容器基础学习笔记
什么是容器？
容器（Container）是一种轻量级的软件运行环境，可以把应用程序及其运行所需要的环境、依赖、配置等封装在一起，使应用能够在不同的服务器环境中保持相对一致的运行方式。
传统部署经常会遇到：
开发环境可以运行
↓
换一台服务器
↓
软件版本不同
依赖库不同
配置不同
环境不同
↓
程序运行失败容器的主要目的就是解决这类"环境不一致"的问题。
可以简单理解为：
容器 = 一个被隔离的应用运行环境。
例如一个 nginx 容器中会包含 nginx 程序以及运行所需要的相关文件。
容器和虚拟机的区别
容器和虚拟机都可以实现环境隔离，但是原理不同。
虚拟机
虚拟机通过 Hypervisor 创建完整的虚拟计算机。
结构：
物理服务器
↓
VMware / KVM
↓
虚拟机
↓
完整操作系统
↓
应用程序每台虚拟机通常都有独立的：
-
操作系统
-
内核
-
文件系统
-
进程
-
网络环境
因此虚拟机比较重，启动时间通常也更长。
容器
容器不会为每个容器运行一个完整的 Linux 内核，而是共享宿主机的 Linux 内核。
结构：
物理服务器
↓
Linux 内核
↓
Docker
↓
┌─────────┬─────────┬─────────┐
│ nginx │ mysql │ redis │
│ 容器 │ 容器 │ 容器 │
└─────────┴─────────┴─────────┘因此容器相比虚拟机：
-
启动速度更快
-
占用资源更少
-
部署更加方便
-
更适合微服务和持续交付
容器为什么能够实现隔离？
Linux 本身提供了容器所需要的很多基础能力，Docker 在这些能力之上实现容器运行。
其中最重要的是：
Namespace
Cgroups
分层文件系统Namespace
Namespace 用来实现资源隔离。
例如宿主机执行：
ps aux可以看到大量进程。
但是进入容器后：
docker exec -it nginx bash
ps容器内部看到的进程数量会明显不同。
这是因为容器拥有独立的进程视图。
可以简单理解为：
宿主机：
进程1
进程2
进程3
进程4
进程5
...
↓ Namespace隔离
容器：
进程1
进程2常见 Namespace 类型包括：
-
PID Namespace：进程隔离
-
NET Namespace：网络隔离
-
MNT Namespace：文件系统挂载隔离
-
UTS Namespace：主机名隔离
-
IPC Namespace：进程间通信隔离
-
User Namespace：用户和权限隔离
Cgroups
Cgroups（Control Groups）主要负责：
控制和限制容器能够使用的系统资源。
例如一台服务器：
CPU：8核
内存：16GB可以限制某个容器：
CPU：最多使用1核
内存：最多使用512MB例如：
docker run -d \
--name nginx \
--cpus=1 \
--memory=512m \
nginx这样可以避免某个容器占用过多资源，影响其他服务。
容器文件系统
容器看起来像一个独立的 Linux 文件系统：
/bin
/etc
/home
/usr
/var但是它并不是一台真正的虚拟机。
Docker 使用分层文件系统来构建镜像和容器。
一个镜像通常由多个 Layer 组成：
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 4
Layer 5不同镜像可以共享相同的基础 Layer。
例如：
Ubuntu基础层
│
┌──────────┼──────────┐
↓ ↓ ↓
nginx MySQL Redis这样可以减少存储空间，并提高镜像分发效率。
Docker 是什么？
Docker 是一个用于：
构建、运行、管理和分发容器的平台。
Docker 可以完成：
构建镜像
↓
保存镜像
↓
上传镜像
↓
下载镜像
↓
创建容器
↓
运行容器
↓
管理容器需要注意：
容器 ≠ Docker容器是一种技术和运行方式。
Docker 是实现和管理容器的一套平台。
Docker 最重要的三个概念
学习 Docker 时，最重要的是理解：
Image
Container
Registry即：
镜像
容器
镜像仓库三者关系：
镜像 Image
↓ docker run
容器 Container而镜像通常保存在：
Registry中。
什么是 Docker Image（镜像）？
镜像可以理解为：
创建容器的模板。
例如：
nginx:latest
ubuntu:latest
redis:latest
mysql:latest镜像里面包含应用程序运行所需要的文件和相关配置。
例如 nginx 镜像可以理解为：
nginx镜像
├── nginx程序
├── 配置文件
├── 依赖文件
└── 基础文件系统查看本地镜像：
docker images什么是 Container（容器）？
容器是：
镜像运行之后产生的实例。
关系：
镜像
↓ docker run
容器例如：
docker run nginxDocker 会根据 nginx 镜像创建一个 nginx 容器，并启动 nginx 服务。
同一个镜像可以创建多个容器：
nginx镜像
┌─────┼─────┐
↓ ↓ ↓
容器1 容器2 容器3什么是 Registry（镜像仓库）？
Registry 用于存放 Docker 镜像。
常见 Registry：
Docker Hub
Harbor
Docker RegistryDocker Hub 是公共镜像仓库。
Harbor 是企业中常见的私有镜像仓库。
例如：
Docker Hub
│
├── nginx
├── redis
├── mysql
└── ubuntu企业内部则可以搭建：
Harbor
reg.example.com
│
├── library/nginx
├── project1/web
└── project2/mysqlDocker 镜像名称
例如：
reg.westos.org/library/nginx:latest可以拆成：
reg.westos.org
↓
镜像仓库地址
library
↓
项目名称
nginx
↓
镜像名称
latest
↓
标签 Tag完整结构：
Registry / Project / Image : Tagdocker pull
docker pull 用来从镜像仓库下载镜像。
例如：
docker pull nginx默认情况下：
nginx相当于：
docker.io/library/nginx:latest即默认从 Docker Hub 的 library 项目获取 nginx。
如果指定 Harbor：
docker pull reg.westos.org/library/nginx:latest则表示从：
reg.westos.org这个 Harbor 的：
library项目中获取：
nginx:latestdocker run
docker run 用于根据镜像创建并运行容器。
例如：
docker run nginx后台运行：
docker run -d nginx指定容器名称：
docker run -d --name web nginx完整例子：
docker run -d \
--name web \
-p 8080:80 \
nginx含义：
-d
后台运行
--name web
容器名称为web
-p 8080:80
宿主机8080端口映射到容器80端口
nginx
使用nginx镜像为什么容器会停止？
容器本质上是一个被隔离的进程环境。
如果容器中的主进程结束：
主进程退出
↓
容器停止例如：
docker run ubuntu可能启动后很快退出。
而 nginx：
docker run -d nginx由于 nginx 是一个持续运行的服务，因此容器可以持续运行。
docker ps
查看正在运行的容器：
docker ps查看所有容器：
docker ps -a例如：
CONTAINER ID
IMAGE
COMMAND
STATUS
PORTS
NAMES进入容器
可以使用：
docker exec -it 容器名 bash例如：
docker exec -it web bash进入以后可以执行：
ls
ps
cat /etc/os-release退出：
exitexit 只是退出容器终端，不会停止容器。
Docker 网络
Docker 默认会创建一个：
docker0网桥。
例如：
宿主机
192.168.150.184
│
docker0
172.17.0.1
│
┌─────┴─────┐
↓ ↓
nginx redis
172.17.0.2 172.17.0.3容器通常拥有自己的网络空间和 IP 地址。
端口映射
容器内部的服务通常不能直接通过宿主机端口访问。
可以使用 -p 进行端口映射。
例如：
docker run -d -p 8080:80 nginx表示：
宿主机8080
↓
容器80
↓
nginx因此浏览器访问：
http://服务器IP:8080最终访问的是容器中的：
80端口Docker 数据存储
容器本身具有临时性。
如果重要数据直接放在容器内部，删除容器后可能导致数据丢失。
因此 Docker 提供 Volume。
创建 Volume：
docker volume create mysql-data使用：
docker run -d \
-v mysql-data:/var/lib/mysql \
mysql结构：
Docker Volume
↓
容器
↓
/var/lib/mysql即使删除容器：
docker rm mysqlVolume 中的数据仍然可以保留。
Dockerfile
Dockerfile 是：
构建 Docker 镜像的配置文件。
例如：
FROM nginx:latest
COPY index.html /usr/share/nginx/html/
EXPOSE 80含义：
FROM
指定基础镜像
COPY
复制文件到镜像
EXPOSE
声明应用使用的端口构建镜像：
docker build -t mynginx:1.0 .查看：
docker images运行：
docker run -d -p 8080:80 mynginx:1.0Docker 镜像完整生命周期
Docker 的核心工作流程可以总结为：
Dockerfile
↓
docker build
↓
Image
↓
┌───────┴───────┐
↓ ↓
docker run docker push
↓ ↓
Container Registry
│
┌──────┴──────┐
↓ ↓
Docker Hub Harbor
│
↓
docker pull
↓
Container企业实际部署流程
实际企业中，一个应用从开发到上线通常可以理解为：
开发代码
↓
编写 Dockerfile
↓
docker build
↓
生成 Image
↓
docker tag
↓
docker push
↓
Harbor
↓
生产服务器 docker pull
↓
docker run / docker compose
↓
Container
↓
应用上线如果使用 CI/CD，还可以进一步自动化：
Git
↓
CI/CD
↓
Docker Build
↓
镜像
↓
Harbor
↓
服务器
↓
Docker Compose / Kubernetes
↓
应用运行常用 Docker 命令总结
镜像相关
docker images查看镜像。
docker pull nginx下载镜像。
docker rmi nginx删除镜像。
docker tag nginx:latest myrepo/nginx:latest给镜像重新打标签。
docker build -t myapp:1.0 .构建镜像。
docker push myrepo/nginx:latest上传镜像。
容器相关
docker run nginx创建并运行容器。
docker run -d nginx后台运行。
docker ps查看运行中的容器。
docker ps -a查看所有容器。
docker stop nginx停止容器。
docker start nginx启动已有容器。
docker restart nginx重启容器。
docker rm nginx删除容器。
docker exec -it nginx bash进入容器。
docker logs nginx查看容器日志。
网络相关
docker network ls查看 Docker 网络。
docker port nginx查看容器端口映射。
docker run -d -p 8080:80 nginx进行端口映射。
Volume
docker volume ls查看 Volume。
docker volume create data创建 Volume。
docker volume inspect data查看 Volume 信息。
Compose
docker compose up -d启动所有服务。
docker compose ps查看服务状态。
docker compose images查看服务使用的镜像。
docker compose logs查看日志。
docker compose down停止并删除 Compose 创建的容器。
最终理解
学习 Docker 时，可以始终记住下面这条主线：
Dockerfile
↓
docker build
↓
Image（镜像）
↓
Registry（仓库）
↓
docker pull
↓
docker run
↓
Container（容器）
↓
Application（应用）而在企业环境中：
开发
↓
构建镜像
↓
Harbor
↓
服务器
↓
Docker
↓
容器
↓
应用最核心的概念可以记成：
镜像 = 模板
容器 = 镜像运行后的实例
Registry = 存放镜像的仓库
Docker = 管理容器和镜像的平台
Harbor = 企业常用的私有镜像仓库
Docker Compose = 管理多个容器的工具
Dockerfile = 构建镜像的说明书
Volume = 持久化容器数据
Network = 负责容器之间以及容器与外部之间的通信