Docker 保姆级教程：零基础也能快速上手

引言：容器化时代的必备技能

在云计算和微服务架构日益盛行的今天，Docker 已经成为软件开发、测试和部署过程中不可或缺的工具。它以其轻量、高效、可移植的特性，极大地简化了应用程序的打包、分发和运行过程。无论您是开发人员、运维工程师，还是对新技术充满好奇的爱好者，掌握 Docker 都将为您的职业生涯或技术探索之路增添强大的助力。

本教程旨在为 Docker 零基础的读者提供一份全面、详细且易于理解的入门指南。我们将从 Docker 的基本概念讲起，逐步深入到镜像、容器、数据卷、网络等核心知识点，并通过大量的实例演示，帮助您快速上手 Docker，并将其应用于实际工作中。

第一部分：Docker 基础概念

在开始动手实践之前，我们需要先了解 Docker 的一些核心概念。这些概念是理解 Docker 工作原理的基础。

1. 什么是 Docker？

   Docker 是一个开源的应用容器引擎，它允许开发者将他们的应用和依赖包打包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 或 Windows 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）。

   更通俗地讲，Docker 就像一个“集装箱”，它可以把您的应用程序及其运行所需的全部环境（代码、运行时、库、环境变量和配置文件等）打包在一起。这个“集装箱”可以在任何支持 Docker 的平台上运行，而无需担心环境差异导致的问题。

2. Docker 的优势

   • 轻量级： Docker 容器共享宿主机的内核，无需额外的操作系统，因此非常轻量，启动速度快，资源占用少。
   • 可移植性： Docker 容器可以在任何支持 Docker 的平台上运行，无需修改，真正实现“一次构建，到处运行”。
   • 隔离性： Docker 容器之间相互隔离，互不影响，保证了应用程序运行的稳定性和安全性。
   • 可扩展性： Docker 可以轻松地对容器进行扩缩容，以满足应用程序的负载需求。
   • 版本控制： Docker 镜像支持版本控制，可以方便地回滚到之前的版本。
   • 简化部署： Docker 简化了应用程序的部署流程，提高了开发和运维效率。

3. Docker 的核心组件

   • Docker 客户端（Client）： 用户与 Docker 交互的命令行工具。
   • Docker 守护进程（Daemon）： 运行在宿主机上的后台服务，负责构建、运行和管理容器。
   • Docker 镜像（Image）： 一个只读的模板，包含了应用程序及其运行所需的全部依赖。可以理解为“集装箱”的模板。
   • Docker 容器（Container）： 镜像的运行实例，是一个可读写的沙盒环境。可以理解为正在运行的“集装箱”。
   • Docker 仓库（Registry）： 存放 Docker 镜像的仓库，类似于代码仓库。官方仓库是 Docker Hub。

4. Docker 镜像与容器的关系
   可以将镜像比作类，容器比作类的实例。 镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除和暂停等。

第二部分：Docker 安装与配置

在了解了 Docker 的基本概念后，我们就可以开始安装 Docker 了。

1. 安装 Docker

   Docker 支持多种操作系统，包括 Linux、Windows 和 macOS。

   • Linux： 推荐使用官方提供的安装脚本：

     bash
curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
sudo sh get-docker.sh
     * 或者使用包管理器安装：
     以Ubuntu为例
     “`bash
     # 更新 apt 包索引
     sudo apt-get update

     # 安装软件包以允许 apt 通过 HTTPS 使用存储库
     sudo apt-get install \
         apt-transport-https \
         ca-certificates \
         curl \
         gnupg \
         lsb-release
     
     # 添加 Docker 的官方 GPG 密钥
     curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
     
     # 设置稳定存储库
     echo \
       "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.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 引擎
     sudo apt-get update
     sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
     

     “`

   • Windows/macOS： 下载并安装 Docker Desktop。

2. 验证安装

   安装完成后，可以通过以下命令验证 Docker 是否安装成功：

   bash
docker version

   如果能够正常输出 Docker 版本信息，则说明安装成功。

3. 配置 Docker 镜像加速器（可选）

   由于 Docker Hub 在国内访问速度较慢，我们可以配置国内的镜像加速器，以提高镜像下载速度。常用的镜像加速器有：

   • 阿里云镜像加速器
   • 网易云镜像加速器
   • DaoCloud 镜像加速器

   配置方法（以阿里云为例）：

   1. 登录阿里云容器镜像服务控制台。
   2. 在左侧导航栏中，选择“镜像工具”->“镜像加速器”。
   3. 复制您的专属加速器地址。

   4. 修改 Docker 配置文件（通常位于 /etc/docker/daemon.json），添加以下内容：

      json
{
"registry-mirrors": ["您的阿里云加速器地址"]
}

   5. 重启 Docker 服务：

      bash
sudo systemctl restart docker

第三部分：Docker 镜像操作

Docker 镜像是 Docker 的核心组件之一，掌握镜像操作是使用 Docker 的基础。

1. 搜索镜像

   可以使用 docker search 命令从 Docker Hub 搜索镜像：

   bash
docker search ubuntu

   这将列出所有包含 “ubuntu” 关键字的镜像。

2. 拉取镜像

   使用 docker pull 命令从 Docker Hub 拉取镜像到本地：

   bash
docker pull ubuntu:latest

   这将拉取最新版本的 Ubuntu 镜像。ubuntu 是镜像名称，latest 是标签（tag），用于标识镜像的版本。如果不指定标签，默认拉取 latest 标签。

3. 查看本地镜像

   使用 docker images 命令查看本地已有的镜像：

   bash
docker images

   这将列出本地所有镜像的名称、标签、ID、创建时间和大小。

4. 删除镜像

   使用 docker rmi 命令删除本地镜像：

   bash
docker rmi ubuntu:latest

   这将删除 ubuntu:latest 镜像。注意，如果该镜像有正在运行的容器，需要先停止并删除容器，才能删除镜像。可以使用-f强制删除。

5. 构建镜像（重点）

   除了从 Docker Hub 拉取镜像外，我们还可以通过 Dockerfile 构建自己的镜像。Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列用于构建镜像的指令。

   创建一个名为 Dockerfile 的文件，内容如下：

   “`dockerfile

   使用官方 Node.js 14 作为基础镜像

   FROM node:14

   设置工作目录

   WORKDIR /app

   复制 package.json 和 package-lock.json 到工作目录

   COPY package*.json ./

   安装依赖

   RUN npm install

   复制应用程序代码到工作目录

   COPY . .

   暴露端口

   EXPOSE 3000

   启动应用程序

   CMD [ “npm”, “start” ]
   “`

   这是一个简单的 Node.js 应用程序的 Dockerfile。

   • FROM 指令指定基础镜像。
   • WORKDIR 指令设置工作目录。
   • COPY 指令复制文件到镜像中。
   • RUN 指令执行命令。
   • EXPOSE 指令声明容器运行时监听的端口。
   • CMD 指令指定容器启动时执行的命令。

   使用 docker build 命令构建镜像：

   bash
docker build -t my-node-app:1.0 .
-t 选项指定了镜像的名称和标签。 . 表示 Dockerfile 所在的当前目录。

第四部分：Docker 容器操作

Docker 容器是镜像的运行实例，是 Docker 的另一个核心组件。

1. 创建并启动容器

   使用 docker run 命令创建并启动容器：

   bash
docker run -d -p 8080:80 nginx:latest

   • -d 选项表示在后台运行容器。
   • -p 选项将宿主机的 8080 端口映射到容器的 80 端口。
   • nginx:latest 是要使用的镜像。

   这条命令会创建一个 Nginx 容器，并将容器的 80 端口映射到宿主机的 8080 端口。您可以通过浏览器访问 http://localhost:8080 来查看 Nginx 的欢迎页面。

2. 查看正在运行的容器

   使用 docker ps 命令查看正在运行的容器：

   bash
docker ps

   这将列出所有正在运行的容器的 ID、镜像、命令、创建时间、状态、端口和名称。

   使用docker ps -a 查看所有容器，包括已停止的。

3. 停止容器

   使用 docker stop 命令停止容器：

   bash
docker stop <容器ID或容器名称>

4. 启动已停止的容器

   使用 docker start 命令启动已停止的容器：

   bash
docker start <容器ID或容器名称>

5. 重启容器
   bash
docker restart <容器ID或容器名称>

6. 进入容器

   使用 docker exec 命令进入正在运行的容器：

   bash
docker exec -it <容器ID或容器名称> bash

   • -it 选项表示以交互模式进入容器，并分配一个伪终端。
   • bash 是要在容器中执行的命令。

   这条命令将进入容器的 bash shell，您可以在其中执行命令、查看文件等。

7. 删除容器

   使用 docker rm 命令删除容器：

   bash
docker rm <容器ID或容器名称>

   注意，只有已停止的容器才能被删除。可以使用-f强制删除正在运行的容器。

8. 查看容器日志
   bash
docker logs <容器ID或容器名称>

第五部分：Docker 数据卷

Docker 数据卷用于实现容器数据的持久化和共享。

1. 什么是数据卷？

   默认情况下，容器中的数据是临时的，当容器被删除时，数据也会丢失。为了解决这个问题，Docker 提供了数据卷。数据卷是一个可供容器使用的特殊目录，它绕过了容器的文件系统，可以实现数据的持久化。

2. 创建数据卷

   使用 docker volume create 命令创建数据卷：

   bash
docker volume create my-data

3. 查看数据卷

   使用 docker volume ls 命令查看数据卷：

   bash
docker volume ls

4. 使用数据卷

   在创建容器时，使用 -v 选项挂载数据卷：

   bash
docker run -d -v my-data:/data nginx:latest

   这条命令将创建一个 Nginx 容器，并将 my-data 数据卷挂载到容器的 /data 目录。容器中的 /data 目录下的数据将会被持久化到 my-data 数据卷中。

   也可以挂载宿主机目录：

   docker run -d -v /path/on/host:/path/in/container nginx:latest

5. 删除数据卷

   使用 docker volume rm 命令删除数据卷：

   bash
docker volume rm my-data

第六部分：Docker 网络

Docker 网络用于实现容器之间的通信和容器与外部网络的连接。

1. Docker 网络模式

   Docker 提供了多种网络模式：

   • bridge（桥接模式）： 默认的网络模式，容器通过虚拟网桥连接到宿主机网络。
   • host（主机模式）： 容器共享宿主机的网络命名空间，容器的网络配置与宿主机相同。
   • none（无网络模式）： 容器没有网络连接。
   • container（容器模式）： 容器共享另一个容器的网络命名空间。
   • overlay（覆盖网络模式）： 用于 Docker Swarm 集群中的容器通信。

2. 查看网络

   使用 docker network ls 命令查看 Docker 网络：

   bash
docker network ls

3. 创建网络

   使用 docker network create 命令创建自定义网络：

   bash
docker network create my-network

4. 连接容器到网络

   在创建容器时，使用 --network 选项指定容器连接的网络：

   bash
docker run -d --network my-network nginx:latest
   也可以在容器运行时连接：

   bash
docker network connect my-network <容器ID或容器名称>
   5. 断开网络连接
   docker network disconnect my-network <容器ID或容器名称>

第七部分：Docker Compose（进阶）

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。通过一个 YAML 文件，您可以配置应用程序的服务、网络和数据卷，然后使用一个命令就可以创建和启动所有服务。

1. 安装 Docker Compose

   Docker Desktop 已经包含了 Docker Compose。对于 Linux 系统，可以使用以下命令安装：

   bash
sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.29.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

2. 创建 docker-compose.yml 文件

   创建一个名为 docker-compose.yml 的文件，内容如下：

   yaml
version: "3.9"
services:
web:
image: nginx:latest
ports:
- "8080:80"
volumes:
- ./html:/usr/share/nginx/html
db:
image: mysql:5.7
environment:
MYSQL_ROOT_PASSWORD: password
volumes:
- db-data:/var/lib/mysql
volumes:
db-data:

   这是一个简单的 Web 应用程序的 Docker Compose 文件。

   • version 指定 Docker Compose 文件的版本。
   • services 定义了应用程序的服务，包括 web 服务和 db 服务。
   • image 指定服务的镜像。
   • ports 指定端口映射。
   • volumes 指定数据卷。
   • environment 设置环境变量

3. 启动应用程序

   在 docker-compose.yml 文件所在的目录下，执行以下命令启动应用程序：

   bash
docker-compose up -d

   • -d 选项表示在后台运行。

   这将创建并启动所有服务，包括 web 服务和 db 服务。

4. 停止应用程序

   bash
docker-compose down

5. 其他常用命令

   • docker-compose ps：查看服务状态。
   • docker-compose logs：查看服务日志。
   • docker-compose build：构建服务镜像。
   • docker-compose start：启动已停止的服务。
   • docker-compose stop：停止正在运行的服务。
   • docker-compose restart：重启服务。

总结与展望

本教程详细介绍了 Docker 的基础知识、安装配置、镜像操作、容器操作、数据卷、网络以及 Docker Compose 等内容，并通过大量的实例演示，帮助您快速上手 Docker。

Docker 的学习是一个循序渐进的过程。在掌握了本教程的内容后，您可以进一步学习 Docker 的高级特性，如 Docker Swarm、Kubernetes 等，并将 Docker 应用于实际的开发、测试和部署工作中。

希望本教程能够帮助您开启 Docker 学习之旅！