Docker项目实战：新手入门与初级教程-原创手记-慕课网

概述

本文介绍了Docker项目实战的入门知识，涵盖了Docker的基础概念、与虚拟机的区别、优势和应用场景。详细讲解了Docker环境搭建、镜像与容器管理以及使用Dockerfile编写入门等内容。通过实战案例进一步展示了如何使用Docker搭建Web服务器和部署数据库服务。Docker项目实战为新手提供了全面的学习路径。

Docker项目实战：新手入门与初级教程

Docker基础概念介绍

什么是Docker

Docker是一种开源的应用容器引擎，它允许开发者将应用及其依赖打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，也可以实现零损失地迁移。Docker容器是完全使用Linux的cgroup和命名空间来实现的，它们只需要一个单独的OS内核就可以运行，不需要虚拟化管理程序。

Docker与虚拟机的区别

Docker vs 虚拟机

资源利用率：Docker的资源占用远低于虚拟机。
启动速度：Docker容器启动几乎可以做到秒级，而虚拟机启动通常需要数分钟。
隔离性：虚拟机提供完整的系统隔离，而Docker提供的是进程级别的隔离。
文件系统：虚拟机需要包含完整的操作系统文件系统，而Docker只需要文件系统中必要的文件。

Docker的优势和应用场景

Docker的优势

轻量级：Docker容器比虚拟机更轻量。
可移植性：Docker容器可以在任何支持Docker的操作系统上运行。
快速部署：Docker容器的启动速度非常快，提高了应用的部署效率。
一致性：Docker确保了开发、测试和生产环境的一致性。

应用场景

Web应用：使用Docker容器部署Web应用，可以实现快速部署和弹性伸缩。
微服务架构：Docker非常适合构建和部署微服务架构的应用，每个微服务可以独立部署在容器中。
持续集成/持续部署：Docker可以方便地集成到CI/CD流程中，实现自动化部署。
云部署：Docker使得应用可以方便地在不同云平台之间迁移。

Docker环境搭建

在Windows/Mac/Linux系统上安装Docker

Windows

访问Docker官方网站下载针对Windows系统的安装包。
运行安装包，按照提示完成安装。
在安装完成后，确保Docker服务已启动。

# 检查Docker服务是否启动
docker --version

Mac

访问Docker官方网站下载针对Mac系统的安装包。
运行安装包，按照提示完成安装。
在安装完成后，确保Docker服务已启动。

# 检查Docker服务是否启动
docker --version

Linux

不同Linux发行版的安装方法略有不同。以下是以Ubuntu为例的安装步骤：

更新软件包列表
安装Docker

sudo apt-get update
sudo apt-get install docker.io

确保Docker服务已启动

sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

检查D担忧服务是否启动

docker --version

Docker的基本命令行操作

基本命令

docker run：运行一个新的Docker容器。
docker ps：列出正在运行的容器。
docker ps -a：列出所有容器，包括停止的。
docker stop：停止指定的容器。
docker rm：删除指定的容器。
docker images：列出本地的镜像。
docker rmi：删除指定的镜像。

示例

运行一个Nginx容器

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

列出所有容器

docker ps -a

停止并删除容器

docker stop my-nginx
docker rm my-nginx

Docker镜像与容器管理

Docker镜像的创建、下载和上传

镜像下载

从Docker Hub下载预构建的镜像

docker pull nginx

镜像创建

使用docker build命令从Dockerfile创建新的镜像

# 假设Dockerfile在当前目录下
docker build -t my-nginx .

镜像上传

将镜像上传到Docker Hub

docker login
docker tag my-nginx username/my-nginx:tag
docker push username/my-nginx:tag

Docker容器的启动、停止和删除

容器启动

启动一个新的容器

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

容器停止

停止指定的容器

docker stop my-nginx

容器删除

删除指定的容器

docker rm my-nginx

Docker容器的端口映射和环境变量设置

端口映射

将容器的80端口映射到主机的8080端口

# 示例 Dockerfile
FROM nginx:alpine

# 设置环境变量
ENV ENV_VAR=value

# 端口映射
EXPOSE 80

# 启动容器时指定命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

环境变量设置

设置环境变量

docker run -d --name my-nginx -e ENV_VAR=value -p 8080:80 nginx

Dockerfile编写入门

什么是Dockerfile

Dockerfile是一个文本文件，包含了一系列命令来描述如何构建一个Docker镜像。这些命令会被顺序执行，最终构建出一个完整的Docker镜像。

Dockerfile的常用指令解析

FROM

指定基础镜像

FROM nginx

RUN

执行命令

RUN apt-get update && apt-get install -y python

CMD

设置容器启动时默认执行的命令

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

EXPOSE

暴露容器运行时的端口

EXPOSE 80

ENV

设置环境变量

ENV ENV_VAR=value

使用Dockerfile构建简单应用镜像

以构建一个简单的Python应用为例，Dockerfile如下：

# 使用官方Python基础镜像
FROM python:3.7-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将当前目录下的所有文件复制到工作目录
COPY . /app

# 安装所需的依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 设置环境变量
ENV NAME World

# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["python", "app.py"]

假设我们有一个简单的Python应用app.py：

import os

name = os.getenv('NAME', 'World')
print(f"Hello {name}!")

构建并运行Docker镜像：

docker build -t my-python-app .
docker run -it --rm my-python-app

Docker项目实战案例

实战项目1：使用Docker搭建Web服务器

构建Dockerfile

# 使用官方Nginx基础镜像
FROM nginx:alpine

# 将当前目录下的所有文件复制到Nginx的默认静态文件目录
COPY . /usr/share/nginx/html

# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

构建并运行Docker镜像

docker build -t my-nginx .
docker run -d -p 8080:80 --name my-nginx my-nginx

访问浏览器，输入http://localhost:8080，可以看到Web服务器已经成功启动并显示了静态文件。

实战项目2：使用Docker部署简单的数据库服务

构建Dockerfile

# 使用官方MySQL基础镜像
FROM mysql:latest

# 设置环境变量
ENV MYSQL_ROOT_PASSWORD=rootpassword
ENV MYSQL_DATABASE=mydatabase

# 启动容器时指定命令
CMD ["mysqld"]

构建并运行Docker镜像

docker build -t my-mysql .
docker run -d --name my-mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=rootpassword -e MYSQL_DATABASE=mydatabase -p 3306:3306 my-mysql

访问数据库

mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p

使用rootpassword作为密码，进入数据库后，可以使用SHOW DATABASES;查看已创建的数据库。

实战项目3：使用Docker实现前后端分离项目部署

构建Dockerfile

前端部分

# 使用官方Node.js基础镜像
FROM node:14

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 安装依赖
COPY package*.json ./
RUN npm install

# 复制前端代码
COPY . /app

# 构建前端应用
RUN npm run build

# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["npm", "start"]

后端部分

# 使用官方Node.js基础镜像
FROM node:14

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 安装依赖
COPY package*.json ./
RUN npm install

# 复制后端代码
COPY . /app

# 设置容器启动时执行的命令
CMD ["npm", "start"]

构建并运行Docker镜像

构建前端应用

docker build -t my-frontend .

构建后端应用

docker build -t my-backend .

运行前端应用

docker run -d --name my-frontend -p 3000:3000 my-frontend

运行后端应用

docker run -d --name my-backend -p 3001:3001 my-backend

前端应用可以通过http://localhost:3000访问，后端应用可以通过http://localhost:3001访问。

Docker常见问题与解决方法

Docker新手常见问题及解答

问题1：Docker命令无法执行

可能原因：Docker未安装或未正确启动。
解决方法：检查Docker是否已安装并运行。

docker --version

问题2：Docker容器无法启动

可能原因：容器启动命令有误，或者容器依赖的环境未正确设置。
解决方法：检查Dockerfile中的CMD指令是否正确，确保容器所需的环境变量已正确设置。

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

问题3：Docker容器运行时出现问题

可能原因：容器内应用程序运行异常。
解决方法：进入容器内查看日志或直接运行应用程序

docker exec -it my-container /bin/bash

Docker性能优化技巧

1. 使用合适的基础镜像

尽量使用小的基础镜像，减少镜像的大小和启动时间。

2. 多阶段构建

通过多阶段构建减少最终镜像的大小，并确保构建过程的安全性。

3. 删除不必要的依赖

确保Dockerfile中只包含构建应用程序所需的依赖，避免不必要的文件和库。

Docker安全使用指南

1. 安全的基础镜像

确保使用官方或可信的镜像，尽量避免使用不受信任的第三方镜像。

2. 使用Docker安全扫描

使用Docker Hub的安全扫描功能，确保镜像中没有已知的安全漏洞。

3. 设置运行时安全选项

设置容器的安全选项，比如限制容器的CPU和内存使用，防止容器对主机资源的过度使用。

4. 使用Docker Swarm进行集群管理

使用Docker Swarm模式管理容器集群，确保集群的安全性和稳定性。

通过上述步骤，您可以更安全地使用Docker进行开发和部署。