初识Docker：从基础概念到实战安装的完全指南

2025年10月31日 互联网

初识Docker：从基础概念到实战安装的完全指南

一、Docker核心概念解析

1.1 镜像（Image）：容器的基石

Docker镜像本质上是分层存储的文件系统，采用UnionFS技术将多个只读层叠加形成完整文件系统。每个镜像包含：

  • 基础系统（如Ubuntu、CentOS）
  • 预装软件（如Nginx、MySQL）
  • 配置文件与环境变量

镜像特点：

  • 不可变性：创建后无法修改，只能通过新建版本迭代
  • 版本控制：支持标签（tag）管理不同版本（如nginx:latest、nginx:1.25.3）
  • 轻量化：通过共享基础层减少存储占用

典型镜像结构：

  1. /var/lib/docker/overlay2/
  2. ├── l/（链接目录）
  3. └── <ID>/（镜像层目录）
  4.     ├── diff/（实际文件）
  5.     ├── link/（元数据）
  6.     └── layer.tar（压缩层）

1.2 容器（Container）：镜像的运行实例

容器是镜像的可写运行时环境，通过添加可写层实现：

  • 独立进程空间：每个容器拥有独立PID命名空间
  • 资源隔离：通过cgroups限制CPU、内存使用
  • 网络隔离：默认桥接网络，支持自定义网络

容器生命周期：

  1. graph TD
  2.     A[创建容器] --> B{运行状态}
  3.     B -->|running| C[执行命令]
  4.     B -->|paused| D[暂停状态]
  5.     B -->|exited| E[停止状态]
  6.     C --> F[退出]
  7.     F --> B

1.3 仓库（Registry）：镜像的存储中心

Docker仓库分为：

  • 官方仓库：Docker Hub（默认），包含200,000+镜像
  • 私有仓库：企业自建的Harbor、Nexus等
  • 第三方仓库：阿里云、腾讯云等提供的镜像服务

仓库操作流程：

  1. # 登录仓库
  2. docker login registry.example.com
  4. # 推送镜像
  5. docker tag myapp:v1 registry.example.com/user/myapp:v1
  6. docker push registry.example.com/user/myapp:v1
  8. # 拉取镜像
  9. docker pull registry.example.com/user/myapp:v1

二、Docker安装全攻略

2.1 Linux系统安装（Ubuntu 22.04示例）

步骤1：卸载旧版本

  1. sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

步骤2：安装依赖

  1. sudo apt-get update
  2. sudo apt-get install -y \
  3.     apt-transport-https \
  4.     ca-certificates \
  5.     curl \
  6.     gnupg \
  7.     lsb-release

步骤3：添加GPG密钥

  1. curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

步骤4：设置稳定版仓库

  1. echo \
  2.   "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  3.   $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

步骤5：安装Docker引擎

  1. sudo apt-get update
  2. sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

步骤6：验证安装

  1. sudo docker run --rm hello-world

2.2 Windows系统安装（WSL2后端）

前提条件：

  • Windows 10/11专业版/企业版
  • 启用WSL2功能
  • 开启虚拟化支持（BIOS设置）

安装步骤：

  1. 安装WSL2核心

    1. wsl --install

  2. 更新WSL2内核

    1. Invoke-WebRequest -Uri https://wslstorestorage.blob.core.windows.net/wslblob/wsl_update_x64.msi -OutFile wsl_update_x64.msi -UseBasicParsing
    2. Start-Process msiexec.exe -Wait -ArgumentList "/i wsl_update_x64.msi"

  3. 安装Docker Desktop

  • 下载Docker Desktop for Windows
  • 安装时选择Use WSL 2 instead of Hyper-V
  1. 配置WSL2集成 
    1. # 在PowerShell中设置默认WSL版本
    2. wsl --set-default-version 2

2.3 macOS系统安装（Homebrew方式）

安装步骤：

  1. 安装Homebrew（如未安装）

    1. /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

  2. 通过Homebrew安装Docker

    1. brew install --cask docker

  3. 启动Docker Desktop

    1. open /Applications/Docker.app

  4. 验证安装

    1. docker --version
    2. docker run --rm hello-world

三、Docker基础操作实战

3.1 镜像管理命令

搜索镜像：

  1. docker search nginx
  2. # 输出示例：
  3. # NAME      DESCRIPTION       STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
  4. # nginx     Official build   19283     [OK]

拉取镜像：

  1. docker pull nginx:alpine  # 轻量版
  2. docker pull mysql:8.0.33  # 指定版本

查看本地镜像：

  1. docker images
  2. # 输出示例：
  3. # REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED      SIZE
  4. # nginx        latest    605c77e624dd   2 weeks ago  188MB

删除镜像：

  1. docker rmi nginx:latest  # 删除指定镜像
  2. docker rmi $(docker images -q)  # 删除所有镜像（谨慎使用）

3.2 容器生命周期管理

创建并启动容器：

  1. docker run -d --name mynginx \
  2.   -p 8080:80 \
  3.   -v /host/path:/usr/share/nginx/html \
  4.   nginx:latest

参数说明：

  • -d：后台运行
  • --name：指定容器名
  • -p：端口映射（主机端口:容器端口）
  • -v：卷挂载（主机目录:容器目录）

进入运行中容器：

  1. docker exec -it mynginx /bin/bash
  2. # 在容器内执行命令后，退出使用exit

查看容器日志：

  1. docker logs -f mynginx  # 实时跟踪日志
  2. docker logs --tail=100 mynginx  # 查看最后100行

停止/启动容器：

  1. docker stop mynginx  # 优雅停止
  2. docker kill mynginx  # 强制终止
  3. docker start mynginx  # 启动已停止容器
  4. docker restart mynginx  # 重启容器

3.3 容器网络配置

查看网络列表：

  1. docker network ls
  2. # 输出示例：
  3. # NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
  4. # a1b2c3d4e5f6   bridge    bridge    local

创建自定义网络：

  1. docker network create --driver bridge mynet

连接容器到网络：

  1. docker run -d --name web1 --network mynet nginx
  2. docker run -d --name web2 --network mynet nginx

测试网络连通性：

  1. # 在web1容器内ping web2
  2. docker exec -it web1 ping web2

四、Dockerfile实战：构建自定义镜像

4.1 基础Dockerfile示例

  1. # 使用官方Python镜像作为基础
  2. FROM python:3.9-slim
  4. # 设置工作目录
  5. WORKDIR /app
  7. # 复制依赖文件并安装
  8. COPY requirements.txt .
  9. RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
  11. # 复制应用代码
  12. COPY . .
  14. # 暴露端口
  15. EXPOSE 8000
  17. # 定义启动命令
  18. CMD ["gunicorn", "--bind", "0.0.0.0:8000", "app:app"]

4.2 多阶段构建优化

  1. # 构建阶段
  2. FROM golang:1.20 AS builder
  3. WORKDIR /app
  4. COPY . .
  5. RUN go build -o myapp .
  7. # 运行阶段
  8. FROM alpine:latest
  9. WORKDIR /app
  10. COPY --from=builder /app/myapp .
  11. CMD ["./myapp"]

4.3 最佳实践建议

  1. 镜像分层优化：

    • 将不常变更的操作（如安装依赖）放在前面
    • 使用.dockerignore文件排除无关文件

  2. 安全加固：

    • 避免使用root用户运行应用
    • 定期更新基础镜像

  3. 缓存利用：

    • 将COPY requirements.txt .和RUN pip install分开
    • 修改代码时不会重新安装依赖

五、Docker Compose入门

5.1 基础配置示例

  1. version: '3.8'
  3. services:
  4.   web:
  5.     image: nginx:latest
  6.     ports:
  7.       - "8080:80"
  8.     volumes:
  9.       - ./html:/usr/share/nginx/html
  11.   db:
  12.     image: mysql:8.0
  13.     environment:
  14.       MYSQL_ROOT_PASSWORD: example
  15.       MYSQL_DATABASE: mydb
  16.     volumes:
  17.       - db_data:/var/lib/mysql
  19. volumes:
  20.   db_data:

5.2 常用命令

  1. # 启动服务
  2. docker-compose up -d
  4. # 查看服务状态
  5. docker-compose ps
  7. # 停止服务
  8. docker-compose down
  10. # 重建服务
  11. docker-compose up --build

六、常见问题解决方案

6.1 端口冲突处理

问题现象：

  1. Error starting userland proxy: listen tcp 0.0.0.0:80: bind: address already in use

解决方案：

  1. 查找占用端口的进程

    1. sudo lsof -i :80

  2. 终止冲突进程或修改容器端口映射

6.2 镜像拉取缓慢

优化方法：

  1. 配置国内镜像加速器（以阿里云为例）

    1. // /etc/docker/daemon.json
    2. {
    3. "registry-mirrors": ["https://<your-id>.mirror.aliyuncs.com"]
    4. }

  2. 重启Docker服务

    1. sudo systemctl restart docker

6.3 容器无法访问互联网

排查步骤：

  1. 检查容器网络模式

    1. docker inspect <容器ID> | grep NetworkMode

  2. 测试DNS解析

    1. docker exec -it <容器ID> cat /etc/resolv.conf
    2. docker exec -it <容器ID> ping google.com

  3. 解决方案：

    • 使用--dns参数指定DNS服务器
    • 创建自定义网络并配置DNS

七、进阶学习路径

  1. 容器编排：学习Kubernetes或Docker Swarm
  2. 安全实践：研究Docker安全基准（CIS Docker Benchmark）
  3. 性能优化：掌握cgroups资源限制和内核参数调优
  4. CI/CD集成：将Docker与Jenkins、GitLab CI等工具结合

通过本文的系统学习，您已掌握Docker从基础概念到实战操作的核心技能。建议从简单应用容器化开始，逐步实践多容器部署和网络配置，最终实现生产环境的容器化改造。

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