Docker环境部署资料：新手入门教程

概述

本文提供了详细的Docker环境部署资料，涵盖了Docker的安装、镜像管理、容器操作、网络配置、数据卷使用及环境维护等内容。通过本文，读者可以全面了解和掌握Docker的各项功能和操作方法，确保应用程序在不同环境中的稳定运行。文中还包括了丰富的示例命令和说明，帮助读者快速上手和优化Docker环境部署。

Docker简介与安装

什么是Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于Go语言并遵照Apache2.0协议开源。Docker可以将应用程序及其依赖环境打包在一起，形成一个可移植的容器，以确保应用程序在不同环境中的运行一致性。Docker 使用客户端-服务器架构，通过Docker客户端命令行与Docker后台守护进程通信。

Docker 容器是独立且可移植的执行环境，可以轻松地在不同的计算机上运行，并且不会受到运行环境的影响。Docker 提供了一种标准化的方式来部署和运行应用程序，使得开发者可以专注于编写代码，而不必担心底层的系统环境。

Docker通过镜像（image）来实现这个目标。镜像包含了应用程序运行所需的所有文件和依赖项，以及启动应用程序所需的所有指令。用户可以使用这些镜像来创建容器，容器是镜像的运行实例。容器是隔离的、轻量级的，它们可以在任何支持Docker的系统上运行，并且可以被轻松复制和分发。

Docker安装步骤

Linux系统安装

1. 更新系统包列表：

   sudo apt-get update

2. 安装Docker所需的包：

   sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

3. 添加Docker的官方GPG密钥：

   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

4. 将DDOcker官方仓库添加到APT源列表中：

   sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

5. 更新APT包列表：

   sudo apt-get update

6. 安装Docker CE：

   sudo apt-get install docker-ce

7. 验证Docker安装成功：

   sudo docker run hello-world

macOS系统安装

1. 安装Docker Desktop for Mac：

   • 访问Docker官网下载Docker Desktop for Mac的安装包。
   • 双击安装包进行安装。

2. 启动Docker：

   • 打开Docker应用，点击“Start Docker Desktop”按钮开始启动Docker。
3. 验证安装：
   • 在终端中输入以下命令来验证Docker是否安装成功：

     docker run hello-world

Docker安装完成后，可以通过命令行工具docker来进行操作，例如运行容器、管理镜像等。

Docker容器实例

配置与启动简单容器

在安装完成后，可以配置并启动一个简单的Docker容器。例如，运行一个Ubuntu容器并进入shell：

1. 启动一个Ubuntu容器进入shell：

   docker run -it ubuntu /bin/bash

在容器内部，可以执行各种命令，例如安装软件或查看文件。

Docker镜像管理

获取Docker镜像

Docker镜像是一个包含应用环境和依赖的文件系统。镜像包含了运行应用程序所需的一切，包括代码、依赖项、库、环境变量和配置文件。Docker Hub是一个公共仓库，其中包含了来自官方和第三方提供的各种镜像。

从Docker Hub获取镜像

Docker Hub上有很多可用的镜像，可以通过Docker命令行工具docker来获取这些镜像。以下是一些常用命令：

1. 拉取镜像：

   docker pull ubuntu

2. 查看已下载的镜像：

   docker images

拉取镜像时，可以指定具体的版本，例如：

docker pull ubuntu:18.04

使用本地镜像文件

除了从Docker Hub获取镜像外，还可以使用本地的镜像文件。Docker支持从其他镜像或压缩文件导入镜像。

1. 从tar文件导入镜像：

   docker load -i my-image.tar

构建Docker镜像

Docker镜像可以通过Dockerfile来构建。Dockerfile是一个文本文件，包含了构建Docker镜像的命令。以下是Dockerfile的基本结构：

1. 基础镜像：

   FROM ubuntu:18.04

2. 维护者信息：

   MAINTAINER myname <[e-mail]>

3. 运行命令：

   CMD ["echo", "Hello, world"]

4. 安装依赖：

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

5. 设置工作目录：

   WORKDIR /app

6. 添加文件：

   ADD myapp.py /app/

7. 暴露端口：

   EXPOSE 8080

构建镜像

构建Docker镜像的命令如下：

docker build -t my-image .

以上命令中的-t参数用于指定镜像的标签，.表示Dockerfile所在的位置（当前目录）。

运行镜像

构建完成后，可以通过以下命令运行镜像：

docker run -it my-image

Docker容器实例

构建简单Docker镜像

构建一个简单的Docker镜像，运行一个简单的Python应用。以一个简单的Dockerfile为例：

FROM ubuntu:18.04
MAINTAINER myname <[e-mail]>
CMD ["echo", "Hello, world"]
RUN apt-get update && apt-get install -y python
WORKDIR /app
ADD myapp.py /app/
EXPOSE 8080

docker build -t myapp .
docker run -it myapp /bin/bash

可以通过上面的Dockerfile和命令构建一个简单的Docker镜像，并启动容器来运行。

Docker容器操作

启动与停止容器

容器是镜像的运行实例。容器可以是前台运行或后台运行。

启动容器

1. 以交互方式启动容器：

   docker run -it ubuntu /bin/bash

2. 后台运行容器：

   docker run -d ubuntu

停止容器

1. 停止正在运行的容器：

   docker stop <container-id>

2. 删除容器：

   docker rm <container-id>

<container-id>是容器的唯一标识符，可以通过命令docker ps来查看当前运行的容器。

进入容器内部

可以通过docker exec命令进入正在运行的容器。

进入容器

docker exec -it <container-id> /bin/bash

在终端内部执行命令

在容器内部可以执行各种命令，例如安装软件或查看文件。

退出容器

在容器内部可以使用exit命令或按Ctrl+D退出容器。

删除容器

1. 删除容器：

   docker rm <container-id>

如果容器正在运行，则需要先停止容器，然后再删除：

docker stop <container-id>
docker rm <container-id>

Docker网络与端口映射

网络配置基础

Docker提供了多种网络配置方式，包括桥接网络、主机网络、容器网络等。

桥接网络（默认网络）

1. 创建并使用桥接网络：

   docker network create my-net
   docker run -d --net my-net --name my-container ubuntu

主机网络

使用主机网络模式时，容器将直接使用主机的IP地址和端口。

1. 创建并使用主机网络：

   docker run -d --network host --name my-container ubuntu

容器网络

容器网络允许容器之间直接通信，不通过网络命名空间。

1. 创建并使用容器网络：

   docker run -d --network container:<container-id> --name my-container ubuntu

端口映射详解

端口映射是将容器内部的端口映射到主机的端口。这种方式可以使容器内的服务对外部可见。

端口映射命令

1. 映射端口：

   docker run -d -p 8080:80 nginx

   上述命令将容器的80端口映射到主机的8080端口上。

查看已映射的端口

1. 查看容器端口映射：

   docker ps -a

在输出信息中，可以看到端口映射的配置。

验证端口映射

为了验证端口映射是否成功，可以访问主机的8080端口。例如，如果运行了一个Nginx容器，可以通过浏览器访问http://localhost:8080来查看Nginx是否正常运行。

删除映射

删除端口映射需要先停止并删除容器，然后重新创建。

1. 删除并重新创建容器：

   docker stop <container-id>
   docker rm <container-id>
   docker run -d -p 8081:80 nginx

Docker数据卷与持久化存储

数据卷的创建与使用

Docker数据卷是一种持久化的存储机制，用于保存容器中的数据。数据卷可以在容器之间共享，也可以在容器被删除后仍然保留。

创建数据卷

1. 创建数据卷：

   docker volume create my-vol

挂载数据卷

在运行容器时，可以将数据卷挂载到容器的某个目录。

1. 运行容器并挂载数据卷：

   docker run -d -v my-vol:/data ubuntu

在上述命令中，my-vol是数据卷的名称，/data是容器中的挂载点。

示例：使用数据卷存储数据

假设有一个简单的应用需要将数据存储在数据卷中。可以通过以下步骤挂载数据卷并使用它来存储数据：

1. 创建一个简单的应用：

   echo "Hello, Docker!" > mydata.txt

2. 运行容器并挂载数据卷：

   docker run -d -v my-vol:/app-data ubuntu

3. 在容器内部操作数据卷：

   docker exec -it <container-id> /bin/bash

在容器内部，应用可以将数据存储在/app-data目录中，例如：

echo "Hello, Docker!" > /app-data/mydata.txt

查看数据卷

1. 查看所有数据卷：

   docker volume ls

删除数据卷

在删除数据卷之前，需要确保没有容器正在使用它。

1. 删除数据卷：

   docker volume rm my-vol

持久化存储的意义

持久化存储对于确保容器中的数据不丢失非常重要。以下是一些常见的持久化存储场景：

1. 数据库：
   数据库容器需要将数据持久化，以防止数据丢失。

2. 文件系统：
   某些应用程序需要在容器之外存储文件，以确保数据可访问性。

3. 配置文件：
   配置文件需要持久化，以保存应用的配置信息。

持久化存储可以确保在容器被重新创建或被删除后，数据仍然可用。

Docker环境的优化与维护

优化容器性能

容器的性能优化可以从多个方面进行，包括资源限制、优化镜像、减少I/O等待等。

资源限制

1. 限制CPU和内存：

   docker run --cpus="0.5" --memory="500M" ubuntu

上述命令限制了容器的CPU使用率为50%，内存使用量为500MB。

优化镜像

1. 使用多阶段构建：
   多阶段构建可以减少镜像的大小，从而提高启动速度。

   
   # 第一阶段
   FROM golang:1.14 as builder
   WORKDIR /app
   COPY . .
   RUN go build -o app .

第二阶段

FROM alpine:3.10
COPY --from=builder /app/app /app/app
CMD ["/app/app"]

### 减少I/O等待

1. **使用缓存：**
使用缓存可以减少不必要的文件下载和编译时间。
```dockerfile
RUN apt-get update && apt-get install -y \
    package1 \
    package2 \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

Docker环境维护技巧

维护Docker环境包括清理无用镜像、容器和数据卷，以及定期更新Docker本身。

清理无用镜像和容器

1. 删除所有无用镜像：

   docker image prune

2. 删除所有无用容器：

   docker container prune

清理数据卷

1. 删除未被任何容器挂载的数据卷：

   docker volume prune

更新Docker

1. 更新Docker：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get upgrade docker-ce

通过以上方法，可以保持Docker环境的高效运行，确保应用程序的稳定性和性能。