Docker 完全指南

Docker 容器化技术完全指南 | 更新时间：2025-02

Docker 基础

1. Docker 架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    Docker 架构                               │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│   ┌─────────────────────────────────────────────────────┐   │
│   │                   Docker Client                      │   │
│   │              docker build, run, pull                │   │
│   └───────────────────────┬─────────────────────────────┘   │
│                           │ REST API                        │
│   ┌───────────────────────▼─────────────────────────────┐   │
│   │                   Docker Daemon                      │   │
│   │                     dockerd                          │   │
│   └───────────────────────┬─────────────────────────────┘   │
│                           │                                  │
│   ┌───────────┬───────────┴───────────┬───────────┐        │
│   │  Images   │     Containers        │  Networks │        │
│   └───────────┘                       └───────────┘        │
│                                                              │
│   ┌─────────────────────────────────────────────────────┐   │
│   │                   Docker Registry                    │   │
│   │               Docker Hub, 私有仓库                   │   │
│   └─────────────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

2. 核心概念

概念	说明	类比
Image（镜像）	只读模板，包含运行应用所需的一切	类的定义
Container（容器）	镜像的运行实例	类的实例
Dockerfile	构建镜像的脚本	构建配置
Registry（仓库）	存储和分发镜像	GitHub
Volume（数据卷）	持久化存储	外部硬盘
Network（网络）	容器间通信	局域网

3. 容器 vs 虚拟机

容器：                          虚拟机：
┌─────────────────────┐        ┌─────────────────────┐
│   App A   │  App B  │        │   App A   │  App B  │
├───────────┼─────────┤        ├───────────┼─────────┤
│   Bins/Libs         │        │   Bins/Libs         │
├─────────────────────┤        ├─────────────────────┤
│   Docker Engine     │        │  Guest OS │ Guest OS│
├─────────────────────┤        ├─────────────────────┤
│   Host OS           │        │   Hypervisor        │
├─────────────────────┤        ├─────────────────────┤
│   Infrastructure    │        │   Host OS           │
└─────────────────────┘        ├─────────────────────┤
                               │   Infrastructure    │
                               └─────────────────────┘

特性	容器	虚拟机
启动速度	秒级	分钟级
资源占用	MB	GB
性能	接近原生	有损耗
隔离性	进程级	系统级
可移植性	高	中

镜像管理

1. 镜像基础命令

bash

# 搜索镜像
docker search nginx

# 拉取镜像
docker pull nginx:latest
docker pull nginx:1.21

# 查看本地镜像
docker images
docker image ls

# 查看镜像详情
docker inspect nginx:latest

# 查看镜像历史
docker history nginx:latest

# 删除镜像
docker rmi nginx:latest
docker image rm nginx:latest

# 删除所有未使用的镜像
docker image prune -a

# 导出镜像
docker save nginx:latest -o nginx.tar

# 导入镜像
docker load -i nginx.tar

# 给镜像打标签
docker tag nginx:latest myregistry.com/nginx:v1.0

2. 构建镜像

dockerfile

# Dockerfile 示例
FROM node:16-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制 package.json
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm ci --only=production

# 复制应用代码
COPY . .

# 暴露端口
EXPOSE 3000

# 设置环境变量
ENV NODE_ENV=production

# 启动命令
CMD ["node", "server.js"]

bash

# 构建镜像
docker build -t myapp:v1.0 .

# 使用构建参数
docker build --build-arg NODE_VERSION=16 -t myapp:v1.0 .

# 不使用缓存构建
docker build --no-cache -t myapp:v1.0 .

# 指定 Dockerfile
docker build -f Dockerfile.prod -t myapp:v1.0 .

3. 多阶段构建

dockerfile

# 多阶段构建示例（减小镜像体积）
# 阶段 1：构建
FROM node:16 AS builder

WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

# 阶段 2：运行
FROM node:16-alpine

WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules
COPY package*.json ./

EXPOSE 3000
CMD ["node", "dist/server.js"]

容器管理

1. 容器基础命令

bash

# 运行容器
docker run nginx
docker run -d nginx                    # 后台运行
docker run -d --name mynginx nginx     # 指定名称
docker run -d -p 8080:80 nginx         # 端口映射
docker run -d -v /data:/app nginx      # 挂载数据卷
docker run -d -e NODE_ENV=prod nginx   # 设置环境变量

# 查看容器
docker ps                              # 运行中的容器
docker ps -a                           # 所有容器
docker ps -q                           # 只显示容器 ID

# 查看容器详情
docker inspect mynginx

# 查看容器日志
docker logs mynginx
docker logs -f mynginx                 # 实时查看
docker logs --tail 100 mynginx         # 最后 100 行

# 进入容器
docker exec -it mynginx bash
docker exec -it mynginx sh

# 停止容器
docker stop mynginx
docker stop $(docker ps -q)            # 停止所有容器

# 启动容器
docker start mynginx

# 重启容器
docker restart mynginx

# 删除容器
docker rm mynginx
docker rm -f mynginx                   # 强制删除
docker rm $(docker ps -aq)             # 删除所有容器

# 查看容器资源使用
docker stats
docker stats mynginx

# 查看容器进程
docker top mynginx

# 复制文件
docker cp mynginx:/app/log.txt ./
docker cp ./config.json mynginx:/app/

2. 容器生命周期

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    容器生命周期                              │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│   docker create                                              │
│        │                                                     │
│        ▼                                                     │
│   ┌─────────┐  docker start   ┌─────────┐                  │
│   │ Created │ ───────────────▶ │ Running │                  │
│   └─────────┘                  └─────────┘                  │
│        ▲                            │                        │
│        │                            │ docker stop/kill       │
│        │                            ▼                        │
│        │                       ┌─────────┐                  │
│        │                       │ Stopped │                  │
│        │                       └─────────┘                  │
│        │                            │                        │
│        │                            │ docker rm              │
│        │                            ▼                        │
│        │                       ┌─────────┐                  │
│        └───────────────────────│ Deleted │                  │
│                                └─────────┘                  │
│                                                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

数据管理

1. Volume（数据卷）

bash

# 创建数据卷
docker volume create mydata

# 查看数据卷
docker volume ls

# 查看数据卷详情
docker volume inspect mydata

# 使用数据卷
docker run -d -v mydata:/app/data nginx

# 删除数据卷
docker volume rm mydata

# 删除所有未使用的数据卷
docker volume prune

2. Bind Mount（绑定挂载）

bash

# 挂载主机目录
docker run -d -v /host/path:/container/path nginx

# 只读挂载
docker run -d -v /host/path:/co
et
docker network create --driver bridge mynet

# 查看网络
docker network ls

# 查看网络详情
docker network inspect mynet

# 连接容器到网络
docker network connect mynet mynginx

# 断开容器网络
docker network disconnect mynet mynginx

# 删除网络
docker network rm mynet

# 删除所有未使用的网络
docker network prune

3. 容器互联

bash

# 创建自定义网络
docker network create myapp-net

# 启动数据库容器
docker run -d \
  --name mysql \
  --network myapp-net \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret \
  mysql:8.0

# 启动应用容器（可以通过容器名访问数据库）
docker run -d \
  --name app \
  --network myapp-net \
  -e DB_HOST=mysql \
  myapp:v1.0

Dockerfile 最佳实践

1. 优化镜像体积

dockerfile

# ❌ 不好的做法
FROM ubuntu:20.04
RUN apt-get update
RUN apt-get install -y python3
RUN apt-get install -y python3-pip
COPY . /app
RUN pip3 install -r requirements.txt

# ✅ 好的做法
FROM python:3.9-slim

# 合并 RUN 命令，减少层数
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y --no-install-recommends \
    build-essential && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

WORKDIR /app

# 先复制依赖文件，利用缓存
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 最后复制应用代码
COPY . .

CMD ["python3", "app.py"]

2. 使用 .dockerignore

.dockerignore

# .dockerignore 文件
node_modules
npm-debug.log
.git
.gitignore
README.md
.env
.DS_Store
*.log
dist
coverage

3. 多阶段构建

dockerfile

# 前端应用多阶段构建
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

4. 安全最佳实践

dockerfile

# 使用非 root 用户
FROM node:16-alpine

# 创建应用用户
RUN addgroup -g 1001 -S nodejs && \
    adduser -S nodejs -u 1001

WORKDIR /app

# 复制文件并设置权限
COPY --chown=nodejs:nodejs . .

# 切换到非 root 用户
USER nodejs

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

Docker Compose

1. 基础配置

yaml

# docker-compose.yml
version: '3.8'

services:
  # Web 应用
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=production
      - DB_HOST=db
    depends_on:
      - db
      - redis
    networks:
      - app-network
    volumes:
      - ./logs:/app/logs

  # 数据库
  db:
    image: mysql:8.0
    environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret
      - MYSQL_DATABASE=myapp
    volumes:
      - db-data:/var/lib/mysql
    networks:
      - app-network

  # 缓存
  redis:
    image: redis:alpine
    networks:
      - app-network

volumes:
  db-data:

networks:
  app-network:
    driver: bridge

2. Compose 命令

bash

# 启动服务
docker-compose up
docker-compose up -d                    # 后台运行
docker-compose up --build               # 重新构建

# 停止服务
docker-compose stop
docker-compose down                     # 停止并删除容器
docker-compose down -v                  # 同时删除数据卷

# 查看服务
docker-compose ps
docker-compose logs
docker-compose logs -f web              # 实时查看日志

# 执行命令
docker-compose exec web
 bash
docker-compose run web npm test

# 扩展服务
docker-compose up -d --scale web=3

3. 完整示例

yaml

# 生产环境 docker-compose.yml
version: '3.8'

services:
  nginx:
    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"
      - "443:443"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro
      - ./ssl:/etc/nginx/ssl:ro
    depends_on:
      - web
    networks:
      - frontend
    restart: unless-stopped

  web:
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile.prod
    environment:
      - NODE_ENV=production
      - DB_HOST=db
      - REDIS_HOST=redis
    depends_on:
      - db
      - redis
    networks:
      - frontend
      - backend
    restart: unless-stopped
    deploy:
      replicas: 3
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 512M

  db:
    image: postgres:14-alpine
    environment:
      - POSTGRES_PASSWORD_FILE=/run/secrets/db_password
      - POSTGRES_DB=myapp
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend
    secrets:
      - db_password
    restart: unless-stopped

  redis:
    image: redis:alpine
    command: redis-server --appendonly yes
    volumes:
      - redis-data:/data
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

volumes:
  db-data:
  redis-data:

networks:
  frontend:
  backend:

secrets:
  db_password:
    file: ./secrets/db_password.txt

性能优化

1. 镜像优化

dockerfile

# 使用更小的基础镜像
FROM node:16-alpine  # 而不是 node:16

# 使用多阶段构建
FROM golang:1.19 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN CGO_ENABLED=0 go build -o app

FROM scratch
COPY --from=builder /app/app /app
CMD ["/app"]

2. 构建缓存优化

dockerfile

# 优化层顺序，将变化少的放前面
FROM node:16-alpine

WORKDIR /app

# 1. 先复制依赖文件（变化少）
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production

# 2. 再复制应用代码（变化多）
COPY . .

CMD ["node", "server.js"]

3. 资源限制

bash

# 限制 CPU 和内存
docker run -d \
  --cpus="1.5" \
  --memory="512m" \
  --memory-swap="1g" \
  nginx

# Docker Compose 中限制资源
services:
  web:
    image: myapp
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 512M
        reservations:
          cpus: '0.25'
          memory: 256M

实战案例

1. Node.js 应用部署

dockerfile

# Dockerfile
FROM node:16-alpine

# 安装 dumb-init（处理信号）
RUN apk add --no-cache dumb-init

# 创建应用用户
RUN addgroup -g 1001 -S nodejs && \
    adduser -S nodejs -u 1001

WORKDIR /app

# 复制依赖文件
COPY --chown=nodejs:nodejs package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm ci --only=production && \
    npm cache clean --force

# 复制应用代码
COPY --chown=nodejs:nodejs . .

# 切换用户
USER nodejs

EXPOSE 3000

# 使用 dumb-init 启动
ENTRYPOINT ["dumb-init", "--"]
CMD ["node", "server.js"]

yaml

# doc

    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./gateway/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro
    depends_on:
      - user-service
      - product-service
    networks:
      - frontend

  # 用户服务
  user-service:
    build: ./services/user
    environment:
      - DB_HOST=user-db
    depends_on:
      - user-db
    networks:
      - frontend
      - backend
    deploy:
      replicas: 2

  # 产品服务
  product-service:
    build: ./services/product
    environment:
      - DB_HOST=product-db
    depends_on:
      - product-db
    networks:
      - frontend
      - backend
    deploy:
      replicas: 2

  # 用户数据库
  user-db:
    image: postgres:14-alpine
    environment:
      - POSTGRES_DB=users
      - POSTGRES_PASSWORD=secret
    volumes:
      - user-db-data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend

  # 产品数据库
  product-db:
    image: postgres:14-alpine
    environment:
      - POSTGRES_DB=products
      - POSTGRES_PASSWORD=secret
    volumes:
      - product-db-data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend

volumes:
  user-db-data:
  product-db-data:

networks:
  frontend:
  backend:

常见问题

Q1：如何减小镜像体积？

使用更小的基础镜像（alpine）
使用多阶段构建
合并 RUN 命令
清理缓存和临时文件
使用 .dockerignore

Docker 完全指南

目录

Docker 基础

1. Docker 架构

2. 核心概念

3. 容器 vs 虚拟机

镜像管理

1. 镜像基础命令

2. 构建镜像

3. 多阶段构建

容器管理

1. 容器基础命令

2. 容器生命周期

数据管理

1. Volume（数据卷）

2. Bind Mount（绑定挂载）

3. 容器互联

Dockerfile 最佳实践

1. 优化镜像体积

2. 使用 .dockerignore

3. 多阶段构建

4. 安全最佳实践

Docker Compose

1. 基础配置

2. Compose 命令

3. 完整示例

性能优化

1. 镜像优化

2. 构建缓存优化

3. 资源限制

实战案例

1. Node.js 应用部署

常见问题

Q1：如何减小镜像体积？

Q2：容器如何持久化数据？

Q3：如何优化构建速度？

参考资料

官方资源

学习资源

工具推荐

Docker 完全指南 ​

目录 ​

Docker 基础 ​

1. Docker 架构 ​

2. 核心概念 ​

3. 容器 vs 虚拟机 ​

镜像管理 ​

1. 镜像基础命令 ​

2. 构建镜像 ​

3. 多阶段构建 ​

容器管理 ​

1. 容器基础命令 ​

2. 容器生命周期 ​

数据管理 ​

1. Volume（数据卷） ​

2. Bind Mount（绑定挂载） ​

3. 容器互联 ​

Dockerfile 最佳实践 ​

1. 优化镜像体积 ​

2. 使用 .dockerignore ​

3. 多阶段构建 ​

4. 安全最佳实践 ​

Docker Compose ​

1. 基础配置 ​

2. Compose 命令 ​

3. 完整示例 ​

性能优化 ​

1. 镜像优化 ​

2. 构建缓存优化 ​

3. 资源限制 ​

实战案例 ​

1. Node.js 应用部署 ​

常见问题 ​

Q1：如何减小镜像体积？ ​

Q2：容器如何持久化数据？ ​

Q3：如何优化构建速度？ ​

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2. 核心概念

3. 容器 vs 虚拟机

镜像管理

1. 镜像基础命令

2. 构建镜像

3. 多阶段构建

容器管理

1. 容器基础命令

2. 容器生命周期

数据管理

1. Volume（数据卷）

2. Bind Mount（绑定挂载）

3. 容器互联

Dockerfile 最佳实践

1. 优化镜像体积

2. 使用 .dockerignore

3. 多阶段构建

4. 安全最佳实践

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2. Compose 命令

3. 完整示例

性能优化

1. 镜像优化

2. 构建缓存优化

3. 资源限制

实战案例

1. Node.js 应用部署

常见问题

Q1：如何减小镜像体积？

Q2：容器如何持久化数据？

Q3：如何优化构建速度？

参考资料

官方资源

学习资源

工具推荐