Docker入门指南：安装与基本命令

# 1. 什么是Docker

## 1.1 Docker的概念和优势

Docker是一种容器化平台，它可以让开发者打包他们的应用及依赖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，也可以实现虚拟化。Docker 容器不需要任何特定配置即可在所有支持 Docker 的平台上运行。Docker 是基于 Go 语言并遵从 Apache2.0 协议开源的。

Docker的优势包括:

- 灵活性：一个应用一个容器，可快速部署、升级和扩展。
- 隔离性：每个应用之间相互隔离，互不影响。
- 资源有效利用：镜像共享使用，更轻量级，更快速启动。
- 环境一致性：开发、测试、生产环境保持一致。

## 1.2 Docker与传统虚拟化的区别

传统虚拟化是基于Hypervisor虚拟化硬件资源，每个虚拟机都包含操作系统、应用程序及必要的库。而Docker是基于操作系统级的虚拟化，容器内的应用程序直接运行在宿主机内核，避免了Hypervisor带来的额外开销。在 Docker 中，容器共享主机操作系统的内核，因此更轻量级、启动更快、资源消耗更少。

# 2. Docker的安装

### 2.1 确定操作系统的兼容性

在安装Docker之前，首先需要确定操作系统的兼容性。Docker可以在多个操作系统上运行，包括Linux、Windows和macOS。不同的操作系统安装Docker的步骤有所区别。

### 2.2 安装Docker引擎

在Linux上安装Docker的步骤如下：

1. 首先，需要更新系统的软件包列表：

sudo apt update

2. 添加Docker的GPG密钥：

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

3. 添加Docker存储库：

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

4. 更新软件包列表并安装Docker引擎：

sudo apt update
sudo apt install docker-ce

在Windows上安装Docker的步骤如下：

1. 下载Docker Desktop安装程序，并运行安装程序进行安装。
2. 安装完成后，启动Docker Desktop。

在macOS上安装Docker的步骤如下：

1. 下载Docker Desktop安装程序，并运行安装程序进行安装。
2. 安装完成后，启动Docker Desktop。

### 2.3 配置Docker环境

在安装完成Docker引擎后，通常还需要进行一些配置。

1. 在Linux上，可以将当前用户添加到`docker`用户组中，以便无需使用`sudo`命令来运行Docker命令：

sudo usermod -aG docker $USER

请确保重启系统或重新登入用户才能使更改生效。

2. 在Windows和macOS上，可以通过Docker Desktop的系统托盘菜单进行一些基本配置，如设置共享文件夹、内存和CPU的分配等。

至此，Docker的安装和环境配置就完成了。接下来，我们将介绍Docker镜像的相关内容。

# 3. Docker镜像

#### 3.1 镜像的定义与用途

Docker镜像是一个可执行文件包，包含了运行一个特定应用程序所需的一切，包括代码、运行时环境、系统工具、库文件等。镜像是Docker容器的基础，每个容器都是通过一个镜像创建的。

镜像有以下几个基本的用途：

- 提供应用程序的隔离环境：镜像可以实现应用程序与底层操作系统的隔离，避免了不同应用程序之间的冲突。
- 简化应用程序的部署：通过使用镜像，可以轻松地部署应用程序到不同的服务器上，而不需要手动配置环境。
- 提高应用程序的可移植性：镜像可以在不同的环境中运行，无需担心环境差异导致的应用程序不可用。

#### 3.2 下载与上传镜像

在Docker Hub上可以找到大量的公共镜像，我们可以使用`docker pull`命令来下载镜像。例如，如果要下载官方的Ubuntu镜像，可以执行以下命令：

$ docker pull ubuntu

在下载完成后，可以使用`docker images`命令查看已下载的镜像列表。

另外，如果需要将自己创建的镜像上传到Docker Hub或私有仓库，可以使用`docker push`命令。首先，需要在Docker Hub或私有仓库上创建一个仓库，并将其与本地镜像进行关联。然后，使用以下命令将镜像上传：

$ docker push <镜像名称>

#### 3.3 创建自定义镜像

除了使用已有的镜像外，我们还可以创建自定义的镜像。常见的创建镜像的方式有两种：

- 使用 Dockerfile：Dockerfile是一个文本文件，包含了一系列构建镜像的指令。通过编写Dockerfile，我们可以定义镜像的构建过程，包括基础镜像、安装软件、配置环境等操作。然后，使用`docker build`命令来执行Dockerfile，生成最终的镜像。
- 使用容器提交：我们可以通过启动一个容器，对容器进行软件安装和配置等操作，然后使用`docker commit`命令将容器保存为一个新的镜像。这种方式相对简单，但不够灵活。

下面是一个使用Dockerfile创建镜像的示例：

# 使用官方的Python镜像作为基础镜像
FROM python:3.9

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制当前目录下的所有文件到工作目录
COPY . /app

# 安装依赖
RUN pip install -r requirements.txt

# 暴露端口
EXPOSE 8000

# 设置启动命令
CMD ["python", "app.py"]

通过以上Dockerfile文件，我们可以构建一个运行Python应用程序的镜像。执行以下命令来构建镜像：

$ docker build -t myapp .

其中，`-t`参数用于指定镜像名称，`.`表示Dockerfile所在目录。

构建完成后，可以使用`docker images`命令查看新创建的镜像。然后，可以使用`docker run`命令来创建并运行一个基于该镜像的容器。

$ docker run -d -p 8000:8000 myapp

通过以上步骤，我们就成功创建了一个自定义的镜像，并使用该镜像创建了一个容器来运行我们的应用程序。

# 4. Docker容器

Docker容器是Docker的核心概念之一，它可以被快速部署、复制、移动和管理。在这一章节中，我们将介绍Docker容器的概念与用途，以及如何创建、启动、停止和删除Docker容器。

#### 4.1 容器的概念与用途

Docker容器是一个独立运行的应用，它包含了运行所需的代码、运行时、系统工具、系统库和系统配置。每个容器是相互隔离的，可以在同一台宿主机上运行多个容器，每个容器之间相互独立，互不干扰。

Docker容器的主要用途包括：
- 应用隔离：每个容器都是相互隔离的运行环境，可以避免不同应用程序之间的冲突和干扰。
- 轻量级：相比传统虚拟化技术，Docker容器更加轻量级，启动更快，占用系统资源更少。
- 高可移植性：容器可以在任何支持Docker的环境中运行，无需担心环境差异带来的问题。

#### 4.2 创建容器

下面是一个使用Docker创建容器的示例：

# 在Docker中基于Ubuntu镜像创建一个新容器
docker run -it ubuntu /bin/bash

上述命令中：
- `docker run` 表示运行一个新容器
- `-it` 参数表示以交互模式运行容器，并分配一个伪终端
- `ubuntu` 表示基于的镜像名称
- `/bin/bash` 表示在容器中执行的命令，这里是启动bash shell

#### 4.3 容器的启动、停止与删除

启动已创建的容器：

docker start <容器ID>

停止正在运行的容器：

docker stop <容器ID>

删除已停止的容器：

docker rm <容器ID>

以上是Docker容器的基本操作，通过这些命令可以对容器进行启动、停止和删除操作。

在本章节中，我们介绍了Docker容器的概念与用途，以及如何创建、启动、停止和删除Docker容器。接下来，我们将深入探讨Docker网络的相关内容。

# 5. Docker网络

### 5.1 Docker网络模式

Docker提供了多种网络模式，以便容器之间能够进行通信。下面介绍常用的几种网络模式：

- **桥接模式（bridge）**：默认的网络模式，使用Docker守护进程创建一个Linux桥接网络，容器通过该网络与宿主机和其他容器进行通信。

- **主机模式（host）**：容器与宿主机共享网络栈，容器直接使用宿主机的网络接口，可以达到更高的网络性能，但也因此容器与宿主机的网络设置完全相同。

- **无网络模式（none）**：容器不会被连接到任何网络，可用于特殊情况下，比如只用于数据卷的容器。

- **自定义网络模式（custom）**：可以通过自定义网络来创建容器，容器可以与特定的网络进行连接。可以使用`docker network create`命令创建自定义网络。

### 5.2 配置Docker网络

Docker提供了一种简单的方式来配置容器的网络。可以使用`docker run`命令的`--net`参数来指定容器使用的网络模式。比如，要创建一个使用桥接模式的容器，可以执行以下命令：

docker run -d --net=bridge --name mycontainer nginx

上述命令将创建一个名为`mycontainer`的容器，并将其连接到默认的桥接网络。

### 5.3 容器间通信与主机通信

在Docker网络中，容器可以通过多种方式与其他容器或宿主机进行通信。

容器间通信可以通过容器名称或IP地址进行。通过容器名称通信时，可以使用`--link`参数将容器连接起来，这样源容器可以通过目标容器的名称来访问它。以下是一个示例：

docker run -d --name db postgres
docker run -d --link db:database myapp

在上面的例子中，`myapp`容器通过`--link`参数连接到了`db`容器，并将其别名设置为`database`。然后，`myapp`容器可以通过`database`主机名来访问`db`容器。

容器与宿主机之间的通信可以使用宿主机的IP地址。每个容器都有一个自己的网络命名空间，在这个命名空间中，容器可以访问宿主机的网络接口。因此，通过使用宿主机的IP地址，容器可以与宿主机进行通信。

以上就是Docker网络的基本介绍和配置方法，通过这些内容，你可以根据实际需求来选择合适的网络模式，并实现容器间的通信与宿主机的通信。

# 6. Docker基本命令

Docker是一个命令行工具，提供了丰富的命令来管理Docker引擎，容器，网络和存储等各个方面。

#### 6.1 常用Docker命令介绍

在使用Docker时，最常用的命令包括：

- `docker pull <镜像名>`：从Docker镜像仓库中拉取指定的镜像到本地。
- `docker images`：列出本地所有的Docker镜像。
- `docker run <参数> <镜像名>`：根据指定的镜像创建并启动一个新容器。
- `docker ps`：列出当前正在运行的容器。
- `docker exec -it <容器ID或名称> <命令>`：在运行的容器中执行指定的命令。
- `docker stop <容器ID或名称>`：停止指定的容器。
- `docker rm <容器ID或名称>`：删除指定的容器。
- `docker rmi <镜像名>`：删除指定的镜像。

#### 6.2 容器日志管理

Docker容器的日志可以通过以下命令来查看和管理：

- `docker logs <容器ID或名称>`：查看指定容器的日志输出。
- `docker logs -f <容器ID或名称>`：实时跟踪指定容器的日志输出。
- `docker logs --tail 50 <容器ID或名称>`：仅显示指定容器最后50行日志。

#### 6.3 容器数据管理

Docker容器的数据管理可以通过以下命令来实现：

- `docker cp <本地文件路径> <容器ID或名称>:<容器内目标路径>`：从本地系统向容器内拷贝文件或目录。
- `docker cp <容器ID或名称>:<容器内文件路径> <本地目标路径>`：从容器内向本地系统拷贝文件或目录。
- `docker commit <容器ID或名称> <新镜像名>`：根据指定容器的更改创建新的镜像。

以上是常用的Docker命令及其介绍，通过这些命令可以方便地管理Docker镜像和容器，以及进行日志和数据的管理。