Docker容器基础：镜像与容器

# 第一章：Docker简介与概念解析

## 1.1 Docker是什么
Docker是一个开源的应用容器引擎，可以轻松地为任何应用创建一个轻量级、可移植的、自给自足的容器。Docker在容器和镜像的基础上，提供了一种高效简洁的开发、部署和运行应用的解决方案。

## 1.2 Docker的基本概念
Docker主要包括镜像和容器两个核心概念。镜像是一个轻量级、独立、可执行的软件包，包含运行应用所需的所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。容器是镜像的实例，本质上是一个独立运行的应用，具有自己的文件系统、进程空间和网络接口。

## 1.3 Docker的优势与应用场景
Docker具有快速部署、跨平台、资源隔离、易管理等优势。它在微服务架构、持续集成/持续部署、应用隔离、开发环境一致性等场景下有着广泛应用价值。Docker的出现大大简化了应用的打包、交付和部署流程，提高了开发和运维效率，降低了环境配置和运维成本。

## 第二章：Docker镜像

在本章中，我们将深入探讨Docker镜像的相关知识，包括镜像的基本概念、构成与原理，以及镜像的拉取与推送操作。让我们一起来领略Docker镜像的魅力。
### 第三章：Docker容器

Docker容器是Docker的核心组件之一，它可以被快速部署、复制和移动，实现了应用组件及其依赖的打包、交付和部署的便捷性。接下来我们将深入讨论Docker容器的概念、特点和使用方法。

#### 3.1 什么是Docker容器
Docker容器是一个独立运行的应用，它包含了应用运行所需的所有组件：代码、运行时、系统工具、系统库以及环境变量。它与虚拟机不同，虚拟机需要完整的操作系统，而Docker容器则共享宿主机的内核，因此启动速度更快、资源消耗更少。

#### 3.2 容器与虚拟机的区别
虚拟机通过Hypervisor层模拟硬件，每个虚拟机都有自己的操作系统，因此占用资源较多；而Docker容器是在宿主机操作系统上通过Docker引擎实现隔离，共享宿主机的内核，因此更加轻量级、启动更快。

#### 3.3 容器的生命周期管理
容器的生命周期包括创建、启动、暂停、恢复、停止和删除等步骤。在实际应用中，需要灵活运用这些管理命令，保证容器的运行稳定和高效。

### 第四章：Docker容器的使用

Docker容器是Docker的核心概念之一，它是一个独立运行的应用、服务或者进程。在本章中，我们将学习如何创建、启动、停止以及进入容器内部进行配置修改等操作。

#### 4.1 创建容器

在Docker中，可以通过镜像来创建容器。以下是使用Python语言创建一个简单的Web应用的示例：

# app.py
from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello():
    return "Hello World!"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0')

通过以上的Python代码，我们可以创建一个简单的Web应用，接下来我们将使用这个应用创建一个Docker容器。

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

上述代码中包含了一个简单的Dockerfile，用于构建我们的容器镜像。接下来我们来创建并运行这个容器。

$ docker build -t simple-web-app .
$ docker run -d -p 5000:5000 simple-web-app

#### 4.2 启动与停止容器

一旦容器创建完成并运行起来后，我们可以使用以下命令来停止和启动容器：

$ docker stop <container_id>
$ docker start <container_id>

#### 4.3 进入容器内部与修改容器配置

有时候，我们需要进入容器内部来进行一些配置修改或者进行调试。可以使用以下命令来进入容器：

$ docker exec -it <container_id> /bin/bash

通过以上命令，我们可以进入容器的shell环境，然后进行一些配置修改或者查看容器内部的运行状态等操作。

## 第五章：Docker镜像与容器管理

在第四章，我们学习了如何使用Docker创建和管理容器，本章将重点介绍Docker镜像和容器的具体管理操作。我们将深入了解镜像的构建与管理，以及容器的监控、日志管理和网络配置与通信。

### 5.1 镜像的构建与管理

#### 5.1.1 构建自定义镜像
在Docker中，我们可以通过编写Dockerfile来定义镜像的构建过程。Dockerfile是一个文本文件，其中包含了一系列命令，用于描述镜像的构建步骤。让我们通过一个简单的示例来演示如何构建一个自定义的Nginx镜像。

首先，创建一个名为Dockerfile的文件，并输入以下内容：

# 使用官方的Nginx镜像作为基础镜像
FROM nginx

# 将本地的index.html文件复制到Nginx镜像的默认站点目录
COPY index.html /usr/share/nginx/html/index.html

# 指定容器启动时执行的命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

在上面的Dockerfile中，我们使用官方的Nginx镜像作为基础镜像，并将本地的index.html文件复制到Nginx镜像的默认站点目录。然后，我们指定容器启动时执行的命令为启动Nginx服务。接下来，使用以下命令在当前目录下构建自定义的Nginx镜像：

docker build -t custom-nginx .

执行以上命令后，Docker会根据当前目录下的Dockerfile文件构建一个名为custom-nginx的自定义镜像。构建完成后，我们可以使用`docker images`命令查看所有镜像，并找到我们构建的自定义镜像。

#### 5.1.2 镜像的管理
通过Docker提供的命令，我们可以轻松地管理本地的镜像，包括查看、删除、导出等操作。以下是一些常用的镜像管理命令：

- 查看本地所有镜像：`docker images`
- 删除指定的镜像：`docker rmi <image_id>`
- 导出镜像为tar文件：`docker save -o <output_path.tar> <image_name>`

通过以上操作，我们可以灵活地管理本地的Docker镜像。

### 5.2 容器的监控与日志管理

#### 5.2.1 监控容器
Docker提供了一系列命令和工具，用于监控容器的运行情况。通过`docker stats`命令，我们可以实时查看容器的资源占用情况，包括CPU使用率、内存占用等指标。

docker stats <container_id>

#### 5.2.2 日志管理
在Docker中，容器的日志可以通过`docker logs`命令进行查看和管理。我们可以使用以下命令查看正在运行容器的日志输出：

docker logs <container_id>

另外，可以通过`docker logs -f`命令实时跟踪容器的日志输出情况，方便我们在容器运行过程中进行日志监控。

### 5.3 容器网络配置与通信

在Docker中，容器可以通过网络进行通信，实现不同容器之间的连接和数据交换。我们可以通过Docker的网络功能，实现容器的网络配置和通信，包括桥接网络、覆盖网络等多种网络模式。

以上是关于Docker镜像与容器管理的一些常见操作，通过本章的学习，相信您已经对Docker镜像和容器的管理有了更深入的了解。

接下来，我们将进入第六章，通过实际的案例来应用所学知识，搭建简单的Web应用，并进行镜像与容器的实践操作。

### 第六章：Docker镜像与容器实践

在本章中，我们将通过实际案例来演示Docker镜像与容器的使用，包括搭建简单的Web应用、制定镜像与启动容器、实现容器间通信与负载均衡。

#### 6.1 搭建简单的Web应用

我们将创建一个简单的Node.js Web应用作为示例。首先，在您的工作目录下创建一个名为`app`的文件夹，然后在该文件夹下创建两个文件：`app.js`和`package.json`。

// app.js
const http = require('http');

const hostname = '0.0.0.0';
const port = 3000;

const server = http.createServer((req, res) => {
  res.statusCode = 200;
  res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');
  res.end('Hello, this is a simple web app!\n');
});

server.listen(port, hostname, () => {
  console.log(`Server running at http://${hostname}:${port}/`);
});

// package.json
{
  "name": "simple-web-app",
  "version": "1.0.0",
  "description": "A simple web app using Node.js",
  "main": "app.js",
  "scripts": {
    "start": "node app.js"
  },
  "dependencies": {
    "http": "0.0.0"
  }
}

#### 6.2 制定镜像与启动容器

接下来，我们编写Dockerfile来定义镜像的构建规则。

# Dockerfile
FROM node:14

WORKDIR /app

COPY package.json .
COPY app.js .

RUN npm install

EXPOSE 3000
CMD ["node", "app.js"]

在包含Dockerfile的目录下执行以下命令来构建镜像：

docker build -t simple-web-app .

构建完成后，我们可以使用以下命令来启动容器：

docker run -d -p 3000:3000 --name web-app simple-web-app

#### 6.3 实现容器间通信与负载均衡

假设我们需要创建多个相同的容器来实现负载均衡，我们可以使用Docker Compose来管理多个容器的配置。创建一个名为`docker-compose.yml`的文件，并添加以下内容：

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000"
  lb:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"
    links:
      - web

接着，在包含`docker-compose.yml`的目录下执行以下命令来启动服务：

docker-compose up -d