Docker入门指南：安装与基本命令

# 1. 什么是Docker

Docker是一种开源的容器化平台，可以让开发者将应用程序和它们的依赖，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，也可以在支持Docker的云平台上运行。Docker利用Linux内核的功能（如cgroups和命名空间）来创建容器，这使得容器比传统虚拟机更加轻量级和快速。

### Docker概述

Docker的核心思想是通过容器化技术，将应用程序和其依赖的运行环境打包成一个标准化的单元，这样就可以在任何地方运行，无需担心环境不兼容的问题。Docker容器可以在开发、测试和生产环境之间进行无缝迁移，提高了开发与运维的效率。

### Docker的优势与应用场景

Docker的优势包括快速部署、轻量级、可移植性强、资源利用率高等特点。在应用场景上，Docker广泛应用于微服务架构、持续集成/持续部署（CI/CD）、DevOps和云计算等领域。

以上是Docker的简要介绍，接下来我们将深入探讨如何安装Docker。

# 2. 安装Docker

在本章节中，我们将介绍如何在不同操作系统上安装Docker。Docker是一个开源的容器化平台，可以帮助开发人员更轻松地构建、打包、运输和管理应用程序。接下来，我们将分别介绍在Linux、Mac和Windows上安装Docker的方法。

### 在Linux上安装Docker

在Linux上安装Docker一般分为两个步骤：首先是安装Docker的依赖项，然后安装Docker引擎。以下是在Ubuntu系统上安装Docker的基本步骤：

1. 更新APT软件包索引：

sudo apt-get update

2. 安装依赖项，以便使用HTTPS来安装Docker：

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

3. 添加Docker官方GPG密钥：

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

4. 设置Docker稳定版仓库：

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

5. 安装Docker：

sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce

### 在Mac上安装Docker

在Mac上安装Docker相对简单，只需下载Docker Desktop for Mac并进行安装即可。可以从Docker官方网站下载相应的安装包，并按照提示完成安装。

### 在Windows上安装Docker

在Windows上安装Docker需要先确保系统版本为Windows 10 64位，且支持Hyper-V虚拟化。可以从Docker官方网站下载Docker Desktop for Windows，并按照安装向导进行安装。

通过以上步骤，您可以在不同操作系统上成功安装Docker，并开始使用容器化技术来构建和管理应用程序。接下来，让我们继续探索Docker的基本概念。

# 3. Docker基本概念

Docker作为一种轻量级的容器技术，其核心概念主要包括镜像（Images）和容器（Containers）。

#### A. 镜像（Images）与容器（Containers）的概念

- **镜像（Images）**: 镜像是Docker的基础构建模块，可以理解为容器的模板。镜像包含了运行容器所需的所有内容，比如文件系统、操作系统环境、应用程序等。镜像是只读的，一旦创建就不可更改。可以通过Docker Hub仓库下载公共镜像，或者使用Dockerfile自定义构建镜像。
- **容器（Containers）**: 容器是通过镜像创建的运行实例，可以被启动、停止、删除等操作。容器拥有自己的文件系统，独立于宿主机，并且相互隔离。容器之间可以共享宿主机的资源，但彼此互不干扰。

#### B. 容器的生命周期管理

- **创建容器**: 使用`docker run`命令可以基于镜像创建容器实例。例如：`docker run -it ubuntu:latest /bin/bash`。这个命令会以交互模式在一个Ubuntu镜像中启动一个新容器，并进入其bash shell。
- **启动和停止容器**: 使用`docker start`命令启动已创建的容器，使用`docker stop`命令停止运行中的容器。例如：`docker start container_id`、`docker stop container_id`。
- **删除容器**: 使用`docker rm`命令删除已停止的容器。例如：`docker rm container_id`。需要注意，正在运行的容器无法直接删除，需先停止再删除。

- **查看容器**: 可以使用`docker ps`命令查看当前正在运行的容器列表，包括容器的ID、镜像、状态等信息。使用`docker ps -a`可以查看所有容器，包括停止状态的容器。

以上是关于Docker基本概念的介绍，理解这些核心概念将有助于更好地使用Docker进行应用程序的构建和部署。

# 4. Docker基本命令

在本章中，我们将学习Docker的一些基本命令，用于管理Docker镜像和容器。

#### A. Docker客户端与Docker守护进程

首先，让我们了解Docker客户端和Docker守护进程之间的关系。Docker客户端是用户与Docker交互的接口，而Docker守护进程负责管理Docker对象，如镜像、容器、网络等。接下来，我们将介绍一些常用的Docker客户端命令：

# 显示Docker的版本信息
docker --version

# 显示Docker的帮助信息
docker --help

# 列出本地所有镜像
docker images

# 列出正在运行的容器
docker ps

# 列出所有容器（包括停止的）
docker ps -a

#### B. 镜像操作命令

Docker镜像是用于创建Docker容器的模板。下面是一些常用的Docker镜像操作命令示例：

# 拉取（下载）镜像
docker pull ubuntu

# 构建镜像
docker build -t my_image .

# 删除镜像
docker rmi image_id

#### C. 容器操作命令

容器是由Docker镜像创建的实例。接下来，让我们看看如何操作Docker容器：

# 运行容器
docker run -it ubuntu bash

# 在容器中执行命令
docker exec -it container_id command

# 停止容器
docker stop container_id

# 删除容器
docker rm container_id

通过学习以上常用的Docker基本命令，我们可以更好地管理Docker镜像和容器，提高工作效率。

# 5. 使用Docker构建和运行应用程序

在这一节中，我们将学习如何使用Docker来构建和运行应用程序。我们将逐步介绍如何通过Dockerfile构建镜像、运行容器，并管理容器的网络和存储。

### A. 使用Dockerfile构建镜像

1. 首先，创建一个新的目录，用于存放我们的应用程序代码和Dockerfile。

$ mkdir myapp
$ cd myapp

2. 在该目录下创建一个简单的Python应用程序文件 `app.py`，内容如下：

# app.py
print("Hello, Docker!")

3. 接下来，我们创建一个名为 `Dockerfile` 的文件，用于构建Docker镜像。在 `Dockerfile` 中添加以下内容：

# Dockerfile
FROM python:3.8-slim
COPY app.py /app.py
CMD ["python", "/app.py"]

4. 然后，使用 Docker 命令构建镜像：

$ docker build -t my-python-app .

### B. 运行容器

1. 构建完成后，我们可以使用以下命令来运行刚刚构建的镜像：

$ docker run my-python-app

2. 您将看到输出： `Hello, Docker!`，这表明您成功地使用Docker构建并运行了一个简单的Python应用程序。

### C. 管理容器的网络和存储

1. 如果您想指定容器的端口映射，可以在运行容器时使用 `-p` 参数指定，例如：

$ docker run -p 8080:80 my-python-app

2. 若要执行容器内部命令或进入容器交互式终端，可以使用以下命令：

$ docker exec -it <container_id> bash

在这一节中，我们学习了如何使用Docker构建和运行应用程序，以及如何管理容器的网络和存储。通过这些基本操作，您可以更好地利用Docker来部署和管理您的应用程序。

# 6. 实际案例演练

#### A. 使用Docker部署一个简单的Web应用程序

在这个案例中，我们将演示如何使用Docker来部署一个简单的Web应用程序。我们假设已经安装了Docker，并且具备基本的Docker知识。

1. **编写简单的Web应用程序**

首先，我们编写一个简单的Web应用程序。我们以Python为例，编写一个使用Flask框架的简单Web应用程序。

   from flask import Flask
   app = Flask(__name__)

   @app.route('/')
   def hello_world():
       return 'Hello, Docker! This is a simple web application.'

   if __name__ == '__main__':
       app.run(debug=True, host='0.0.0.0')

这是一个非常简单的Web应用程序，它将在访问根URL时返回"Hello, Docker! This is a simple web application."的消息。

2. **创建Dockerfile**

紧接着，我们需要为我们的应用程序创建一个Dockerfile，用于构建Docker镜像。

   FROM python:3.7
   WORKDIR /app
   COPY . /app
   RUN pip install Flask
   CMD ["python", "app.py"]

这个Dockerfile指定了使用Python 3.7作为基础镜像，然后设置工作目录，并将应用程序拷贝到镜像中，安装Flask，并指定应用程序的启动命令。

3. **构建Docker镜像**

在应用程序目录下执行以下命令构建Docker镜像：

   docker build -t simple-web-app .

这将会根据Dockerfile构建一个名为simple-web-app的Docker镜像。

4. **运行容器**

最后，我们可以运行我们的应用程序，并将容器内部的5000端口映射到本地主机的5000端口。

   docker run -p 5000:5000 simple-web-app

现在，我们可以在浏览器中访问`http://localhost:5000`，就可以看到我们的Web应用程序运行了。

#### B. 使用Docker Compose管理多个容器的应用程序

在这个案例中，我们将演示如何使用Docker Compose来管理多个容器的应用程序。假设我们有一个Web应用程序和一个数据库。

1. **编写Docker Compose文件**

首先，我们需要编写一个Docker Compose的YAML文件来定义我们的多个容器服务。

   version: '3'
   services:
     web:
       build: .
       ports:
         - "5000:5000"
     db:
       image: mysql:5.7
       environment:
         MYSQL_ROOT_PASSWORD: password

这个Docker Compose文件定义了一个web服务和一个db服务，分别对应我们的Web应用程序和数据库。

2. **启动应用程序**

在包含Docker Compose文件的目录下，执行以下命令启动应用程序：

   docker-compose up

Docker Compose将会根据定义的服务启动多个容器，并且将它们连接在一起。

以上就是使用Docker构建和运行应用程序的实际案例演练。通过这些例子，可以更好地了解Docker在实际开发中的应用以及如何使用Docker Compose来管理多个容器的应用程序。