Docker 基础¶

⚙️ 不用 Docker 会怎样？——Docker 架构原理¶

开发时「在我电脑上跑得好好的」，部署到服务器却各种报错——环境不一致、依赖冲突、配置漂移……Docker 就是为了解决这类问题而生的。它把应用和所有依赖打包成一个标准化的镜像，在任何支持 Docker 的机器上都能以相同方式运行。

Docker 采用 client-server（客户端-服务端）架构，通过 REST API 通信：

graph LR
    CLI[docker CLI] -->|REST API| D[Docker Daemon<br>docketd]
    Compose["Docker Compose"] -->|REST API| D
    D --> C[containerd]
    C --> R[runc]
    R --> Container[容器进程]
    D --> |管理| Images[镜像存储]
    D --> |管理| Networks[网络]
    D --> |管理| Volumes[卷]
    classDef client fill:transparent,stroke:#539bf5,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef engine fill:transparent,stroke:#57ab5a,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef runtime fill:transparent,stroke:#e3b341,color:#adbac7,stroke-width:1px
    classDef process fill:transparent,stroke:#e5534b,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef resource fill:transparent,stroke:#768390,color:#adbac7,stroke-width:1px
    class CLI,Compose client
    class D engine
    class C,R runtime
    class Container process
    class Images,Networks,Volumes resource

Docker 与虚拟机的区别¶

graph TB
    subgraph 容器方案
        H1[Host OS 内核] --> D1[Docker Engine]
        D1 --> C1[App A + 依赖]
        D1 --> C2[App B + 依赖]
        D1 --> C3[App C + 依赖]
    end

    subgraph 虚拟机方案
        H2[Host OS] --> VMM[Hypervisor]
        VMM --> G1[Guest OS + App A]
        VMM --> G2[Guest OS + App B]
        VMM --> G3[Guest OS + App C]
    end

    classDef engine fill:transparent,stroke:#539bf5,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef hypervisor fill:transparent,stroke:#e5534b,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef app fill:transparent,stroke:#768390,color:#adbac7,stroke-width:1px
    class D1 engine
    class VMM hypervisor
    class C1,C2,C3,G1,G2,G3 app

镜像分层原理¶

Docker 镜像由多个只读层叠加而成，每层只记录与上一层的差异。容器运行时，在镜像顶部添加一个可写层（Container Layer）：

• 分层存储使得多个镜像可以共享相同的底层，节省磁盘空间
• 构建缓存利用分层机制——未变化的层直接复用，加速后续构建
• 联合文件系统（Union File System，如 OverlayFS）将所有层合并为统一视图

🧱 核心概念¶

Docker 的核心概念围绕三个对象展开：镜像（Image）、容器（Container）、仓库（Registry）。

graph LR
    A[Dockerfile] -->|docker build| B[镜像 Image]
    B -->|docker push| C[仓库 Registry]
    C -->|docker pull| B
    B -->|docker run| D[容器 Container]
    D -->|docker commit| B
    classDef source fill:transparent,stroke:#768390,color:#adbac7,stroke-width:1px
    classDef image fill:transparent,stroke:#539bf5,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef registry fill:transparent,stroke:#57ab5a,color:#adbac7,stroke-width:1px
    classDef container fill:transparent,stroke:#e3b341,color:#adbac7,stroke-width:1px
    class A source
    class B image
    class C registry
    class D container

镜像（Image）¶

镜像是一个只读的模板，包含运行应用所需的代码、运行时、库、环境变量和配置文件。镜像采用分层存储结构，每一层只记录相对于上一层的差异，多个镜像可共享相同的底层。

容器（Container）¶

容器是镜像的运行实例。可以把镜像看作类，容器看作对象。容器在镜像的只读层之上增加一个可写层，容器内的所有写操作都发生在这一层。容器停止后，写层的数据会保留；容器删除后，写层数据随之消失（除非使用 Volume）。

仓库（Registry）¶

仓库用于存储和分发镜像。官方公共仓库为 Docker Hub，企业可自建私有仓库（如 Harbor）。

📦 安装与配置¶

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docker version
docker info

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# 卸载旧版本
sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

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

# 添加 GPG 密钥
sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | \
  sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 添加软件源
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 -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

# 将当前用户加入 docker 组（免 sudo）
sudo usermod -aG docker $USER

配置镜像加速¶

在 Docker Desktop（Windows/Mac）的 Settings → Docker Engine 中，或在 Linux 的 /etc/docker/daemon.json 中添加：

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{
  "registry-mirrors": [
    "https://mirror.ccs.tencentyun.com",
    "https://registry.docker-cn.com"
  ]
}

修改后重启 Docker 服务：

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sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

🖼️ 镜像操作¶

搜索与拉取¶

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# 搜索镜像
docker search nginx

# 拉取最新版本
docker pull nginx

# 拉取指定标签版本
docker pull nginx:1.25-alpine

# 拉取后查看本地镜像列表
docker images
# 或
docker image ls

查看与删除¶

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# 查看镜像详情
docker image inspect nginx

# 查看镜像分层历史
docker history nginx

# 删除镜像
docker rmi nginx:latest
# 或
docker image rm nginx:latest

# 删除所有未使用的镜像（悬空镜像）
docker image prune

# 删除所有未被容器引用的镜像
docker image prune -a

导入与导出¶

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# 将镜像导出为 tar 文件（用于离线传输）
docker save -o myapp.tar myapp:1.0

# 从 tar 文件载入镜像
docker load -i myapp.tar

🚀 容器操作¶

运行容器¶

docker run 是最核心的命令，常用参数如下：

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# 示例：后台运行 Nginx，将宿主 8080 映射到容器 80
docker run -d --name nginx-demo -p 8080:80 nginx

# 示例：交互式进入 Ubuntu
docker run -it --rm ubuntu bash

# 示例：运行 MySQL，挂载数据目录
docker run -d \
  --name mysql-demo \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret \
  -e MYSQL_DATABASE=mydb \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  -p 3306:3306 \
  mysql:8.0

生命周期管理¶

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# 查看运行中的容器
docker ps

# 查看所有容器（含已停止）
docker ps -a

# 启动 / 停止 / 重启
docker start   myapp
docker stop    myapp
docker restart myapp

# 强制杀死容器进程
docker kill myapp

# 删除已停止的容器
docker rm myapp

# 删除所有已停止的容器
docker container prune

进入与调试¶

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# 进入运行中的容器（推荐）
docker exec -it myapp bash
# 若容器内无 bash，改用 sh
docker exec -it myapp sh

# 查看容器日志
docker logs myapp

# 实时跟踪日志
docker logs -f myapp

# 查看容器资源占用
docker stats myapp

# 查看容器详情（IP、挂载、环境变量等）
docker inspect myapp

# 从宿主机复制文件到容器
docker cp ./config.yml myapp:/app/config.yml

# 从容器复制文件到宿主机
docker cp myapp:/app/logs ./logs

💾 数据持久化¶

容器内的文件在容器删除后会丢失，Docker 提供两种持久化机制：

Volume（推荐 ⭐）¶

Volume 由 Docker 管理，默认存储在 /var/lib/docker/volumes/ 下。

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# 创建具名卷
docker volume create mydata

# 使用具名卷
docker run -d -v mydata:/app/data myapp

# 查看所有卷
docker volume ls

# 查看卷详情
docker volume inspect mydata

# 删除未使用的卷
docker volume prune

Bind Mount（绑定挂载）¶

将宿主机的指定目录挂载到容器中，适合开发时热更新。

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# 挂载宿主机当前目录到容器的 /app
docker run -d -v "$(pwd)":/app myapp

# Windows PowerShell 下
docker run -d -v "${PWD}:/app" myapp

tmpfs 挂载（临时文件系统）¶

tmpfs 将数据存储在宿主机内存中，容器停止后数据自动消失。适用于存储临时敏感数据（如会话缓存、加密密钥），避免写入磁盘。

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# 运行容器时挂载 tmpfs
docker run -d \
  --name myapp \
  --tmpfs /app/tmp:rw,size=100m,mode=1777 \
  myapp:1.0

🌐 网络¶

网络模式¶

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# 创建自定义网络
docker network create mynet

# 查看网络列表
docker network ls

# 将容器加入网络
docker run -d --name app1 --network mynet myapp
docker run -d --name db   --network mynet mysql:8.0

# 同网络容器可通过容器名通信，如 app1 可访问 db:3306
docker exec -it app1 ping db

📝 Dockerfile¶

Dockerfile 是构建镜像的脚本文件，每条指令创建一个镜像层。

常用指令¶

Spring Boot 应用示例¶

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# 第一阶段：构建
FROM eclipse-temurin:17-jdk-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY pom.xml .
COPY src ./src
# 安装 Maven 并打包（跳过测试）
RUN apk add --no-cache maven && mvn clean package -DskipTests

# 第二阶段：运行（多阶段构建，减小最终镜像体积）
FROM eclipse-temurin:17-jre-alpine
LABEL maintainer="luguosong"
WORKDIR /app

# 创建非 root 用户，提升安全性
RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup
USER appuser

# 只复制 jar 包
COPY --from=builder /app/target/*.jar app.jar

# 声明端口（仅文档作用，需配合 -p 使用）
EXPOSE 8080

# 健康检查
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=5s --start-period=60s --retries=3 \
  CMD wget -qO- http://localhost:8080/actuator/health || exit 1

ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]

构建与推送¶

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# 在 Dockerfile 所在目录构建，指定镜像名和标签
docker build -t myapp:1.0 .

# 构建时传入 ARG 参数
docker build --build-arg APP_ENV=prod -t myapp:1.0 .

# 给已有镜像打新标签
docker tag myapp:1.0 registry.example.com/myorg/myapp:1.0

# 登录私有仓库
docker login registry.example.com

# 推送到仓库
docker push registry.example.com/myorg/myapp:1.0

.dockerignore¶

类似 .gitignore，排除构建上下文中不需要的文件，减少构建时的传输量：

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# 排除构建产物
target/
*.class

# 排除版本控制
.git/
.gitignore

# 排除 IDE 配置
.idea/
*.iml

# 排除日志
*.log
logs/

🧹 常用实践¶

清理系统¶

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# 一键清理：停止的容器、悬空镜像、未使用的网络
docker system prune

# 同时清理未使用的卷（谨慎使用）
docker system prune --volumes

# 查看 Docker 磁盘占用
docker system df

查看资源占用¶

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# 实时查看所有容器资源占用
docker stats

# 查看指定容器
docker stats myapp