Docken

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前言

本文档基于实战教案与企业级应用经验，系统梳理了 Docker 全栈知识体系：从云服务与虚拟化基础铺垫，到 Docker 核心概念、环境搭建、镜像与容器操作，再到网络配置、资源限制、数据持久化、Docker Compose 编排及 Harbor 私有仓库部署，形成 “理论 + 实操 + 场景” 的完整闭环。无论是零基础的技术入门者，还是寻求效率提升的开发 / 运维工程师，都能通过本文档掌握 Docker 核心技能，快速落地容器化部署，适配 CI/CD、微服务架构、多云环境等主流应用场景，为迈入云原生时代筑牢基础。

Docker 核心知识体系（三部分结构化排版）

第一部分：Docker 基础认知（理论铺垫）

1.1 云服务与虚拟化基础

1.1.1 云服务核心模型

服务类型	核心描述	核心优势	主要缺点
IaaS（基础设施即服务）	提供虚拟化计算资源（虚拟机、存储、网络），用户自主配置环境	灵活度高、可扩展性强	管理复杂，需技术支持
PaaS（平台即服务）	提供开发平台，用户聚焦应用开发，无需关注底层硬件/系统	简化开发流程，适配开发者需求	灵活度低，受平台限制
SaaS（软件即服务）	提供现成应用程序，用户直接使用，无需安装维护	快速部署，省时省力	定制化差，依赖服务商
DaaS（数据即服务）	提供数据处理与分析服务，支持访问云端大数据	降低数据管理难度	可能涉及数据隐私风险

1.1.2 虚拟化技术核心分类

• 全虚拟化：虚拟化软件完全模拟硬件环境，支持多系统独立运行，适配 Linux 与 Windows 共存场景。
• 半虚拟化：虚拟机与宿主系统协作，需修改客户机内核提升性能，适用于开源系统（如 Linux）的高性能需求。

1.1.3 主流虚拟化产品

• VMware：企业级主流平台，支持全/半虚拟化（如 ESXi、vSphere）。
• KVM：Linux 内核内置虚拟化方案，支持硬件虚拟化。
• Hyper-V：微软推出，集成于 Windows Server。
• VirtualBox：跨平台（Linux/macOS/Windows），适用于个人与开发者。

1.2 Docker 核心简介

1.2.1 核心价值

Docker 是容器化技术，将应用及其依赖打包为标准化容器，实现“一次封装，到处运行”。相比传统虚拟化，无需部署完整操作系统，资源消耗更低、部署更高效。

1.2.2 发展关键节点

• 2013 年：Docker 项目发布；
• 2014 年：Docker 公司成立；
• 2017 年：推出企业版（EE）与社区版（CE）；
• 2020 年：支持 Docker Compose v2，推荐 Kubernetes 作为容器编排工具；
• 2023 年：23.x 版本增强云原生应用与 Kubernetes 生态集成。

1.2.3 版本区别（CE vs EE）

版本	适用场景	核心特点	发布周期
CE（社区版）	个人开发者、小型团队	基础容器功能，免费使用	每月更新
EE（企业版）	大规模生产环境	企业级安全性与官方支持	维护周期更长

1.2.4 与传统虚拟化的核心差异

特性	Docker 容器	虚拟机
启动速度	秒级	分钟级
计算能力损耗	几乎无	约 50%
单机支持量	上千个	几十个
隔离性	资源隔离/限制	完全隔离
核心差异	共享宿主机内核，无需完整系统	每个实例含独立操作系统，资源开销大

1.3 Docker 核心概念

1.3.1 设计宗旨与 Logo 含义

• 设计宗旨：Build, Ship and Run Any App, Anywhere（一次封装，到处运行）；
• Logo 解读：蓝色鲸鱼代表宿主机，集装箱代表独立容器，每个容器承载应用及其依赖。

1.3.2 Linux 六大命名空间（资源隔离核心）

命名空间	缩写	核心作用	实现效果
MNT（挂载）	MNT	文件系统隔离	每个命名空间有独立挂载点
NET（网络）	NET	网络资源隔离	每个命名空间有独立网络栈（网卡、路由表）
PID（进程）	PID	进程号隔离	每个命名空间有独立 PID 编号
IPC（间通）	IPC	进程间通信隔离	独立 System V IPC 和 POSIX 消息队列
UTS（主机）	UTS	主机名/域名隔离	可设置独立主机名和域名
USER（用户）	USER	用户名/组名隔离	独立用户和组 ID 映射

1.3.3 Docker 核心架构组件

• Docker 守护进程（Docker daemon）：宿主机后台进程，管理容器生命周期，支持客户端通信；
• 客户端（Client）：用户交互界面，接收命令（如 docker build/pull/run），与守护进程通信；
• 镜像（Images）：只读模板，含创建容器的指令，类似系统安装光盘；
• 容器（Container）：镜像的可运行实例，类似“类与对象”的关系，支持启停、迁移、删除；
• 仓库（Registry）：集中存储与分发镜像的服务（如 Docker Hub 公共仓库、私有仓库）。

1.3.4 核心技术支撑

• Namespace：实现资源隔离（对应六大命名空间）；
• Cgroup：实现资源限制（CPU、内存、IO 等）；
• 写时复制技术（Copy-on-Write）：优化文件操作效率，减少资源占用。

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第二部分：Docker 环境搭建与镜像操作（基础实操）

2.1 Docker 安装与配置（CentOS 系统）

2.1.1 安装前提

• 仅支持 64 位系统；
• 关闭防火墙与 SELinux：

  systemctl stop firewalld.service
  setenforce 0
  

2.1.2 分步安装流程

1. 安装依赖包：

   yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
   

2. 设置阿里云镜像源（加速安装）：

   yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
   

3. 安装 Docker-CE 并设置开机自启：

   yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
   systemctl start docker.service
   systemctl enable docker.service
   

2.1.3 基础验证命令

• 查看版本：docker --version；
• 查看系统信息：docker info（含容器数、镜像数、存储驱动等）。

2.1.4 关键配置解读（docker info 核心信息）

• Server 核心字段：
  • Containers：总容器数（运行/暂停/停止）、Images：本地镜像数；
  • Storage Driver：存储驱动（默认 overlay2）；
  • Cgroup Driver：资源限制驱动（默认 cgroupfs）；
  • Registry Mirrors：镜像加速站点（影响下载速度）；
  • Docker Root Dir：数据存储目录（默认 /var/lib/docker）。

2.2 Docker 镜像核心操作

2.2.1 搜索镜像（Docker Hub）

docker search nginx  # 按关键字搜索，返回名称、描述、星级等

2.2.2 拉取镜像

docker pull nginx  # 默认拉取 latest 版本，可指定标签（如 nginx:1.20）

2.2.3 镜像加速配置（国内必备）

• 阿里云加速器配置：

  mkdir -p /etc/docker
  tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
  {
  "registry-mirrors": ["https://ae3f5qei.mirror.aliyuncs.com"]
  }
  EOF
  systemctl daemon-reload
  systemctl restart docker
  

• 国内备选加速器：华为云、网易云、USTC 等（文档附多个地址）。

2.2.4 镜像信息管理

• 查看本地所有镜像：

  docker images  # 显示仓库名、标签、镜像ID、创建时间、大小
  

• 查看镜像详细信息（JSON 格式）：

  docker inspect 镜像ID/镜像名:标签  # 含镜像层次、历史记录、配置等
  

• 查看镜像存储详情：

  cat /var/lib/docker/image/overlay2/repositories.json
  

2.2.5 镜像标签操作

docker tag nginx:latest nginx:web  # 为镜像添加别名，不创建新镜像
docker images | grep nginx  # 验证标签

2.2.6 镜像删除

docker rmi 镜像名:标签  # 删除指定标签（多标签时仅删标签）
docker rmi 镜像ID  # 彻底删除镜像（需先删除依赖容器）

2.2.7 镜像导出与导入（备份/迁移）

• 导出镜像为 tar 包：

  docker save -o nginx.tar nginx:latest
  

• 导入镜像：

  docker load < nginx.tar  # 或 docker load -i nginx.tar
  

2.2.8 镜像上传（Docker Hub/私有仓库）

1. 标签格式化（适配仓库地址）：

   docker tag nginx:latest 用户名/nginx:web  # Docker Hub
   docker tag nginx:latest 私有仓库IP/项目名/nginx:web  # 私有仓库
   

2. 登录仓库：

   docker login  # Docker Hub 登录
   docker login 私有仓库IP  # 私有仓库登录
   

3. 上传镜像：

   docker push 用户名/nginx:web  # 推送到对应仓库
   

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第三部分：Docker 容器核心操作（核心实操）

2.3 容器基础操作

2.3.1 创建容器（仅创建不启动）

# 格式：docker create [选项] 镜像
docker create -it nginx:latest  # -i开启输入，-t分配伪终端，支持交互
docker create -it nginx:latest /bin/bash  # 指定启动后执行的命令

2.3.2 启动/停止/重启容器

# 启动容器（通过容器ID/名称）
docker start 8b0a7be0ff58  # 启动已创建的容器
docker start nginx-test  # 按名称启动

# 停止容器
docker stop 8b0a7be0ff58  # 正常停止
docker stop nginx-test

# 重启容器
docker restart 8b0a7be0ff58

2.3.3 查看容器状态

docker ps  # 查看正在运行的容器
docker ps -a  # 查看所有容器（运行/停止/暂停）
# 输出字段：容器ID、镜像、命令、创建时间、状态、端口、名称

2.3.4 创建并启动容器（一键操作）

# 等同于 docker create + docker start
docker run centos:7 /usr/bin/bash -c ls /  # 执行命令后容器停止
# 核心逻辑：本地找镜像→找到则启动→未找到则下载后启动→未找到镜像则报错

2.3.5 后台持续运行容器

# 添加 -d 选项，容器后台守护运行（需确保内部进程不退出）
docker run -d centos:7 /usr/bin/bash -c "while true;do echo hello;done"
docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash  # 命名并持续运行

2.3.6 容器生命周期与状态

• 核心状态：created（已创建）、running（运行中）、paused（暂停）、exited（停止）、dead（死亡）；
• 状态区别：
  • docker pause：挂起容器内所有进程；
  • docker stop：10秒内杀死主进程，容器停止。

2.4 容器进阶操作

2.4.1 容器交互（进入运行中的容器）

# 格式：docker exec -it 容器ID/名称 /bin/bash
docker exec -it 2592d3fad0fb /bin/bash  # -i保持输入，-t分配终端
ls  # 容器内执行命令
exit  # 退出容器（容器仍运行）

• 注意：不加 -d 直接 docker run -it centos:7 bash，退出后容器会停止。

2.4.2 文件复制（宿主机↔容器）

# 宿主机→容器（复制test.txt到容器的/opt目录）
echo abc123 > ~/test.txt
docker cp ~/test.txt 2592d3fad0fb:/opt/

# 容器→宿主机（复制容器内的test.txt到宿主机~/abc123.txt）
docker cp 2592d3fad0fb:/opt/test.txt ~/abc123.txt

2.4.3 容器导出与导入（迁移）

# 导出容器为tar包（运行/停止状态均可）
docker export 2592d3fad0fb > centos7.tar

# 导入为镜像（仅生成镜像，不创建容器）
cat centos7.tar | docker import - centos7:test

2.4.4 容器批量操作（高效管理）

# 批量停止所有容器
docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker stop "$1}' | bash
# 或 docker ps -a | awk 'NR>=2{print $1}'| xargs docker stop

# 批量删除所有容器
docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker rm "$1}' | bash
# 或 docker rm $(docker ps -a -q)  # 清理后台停止的容器

2.5 容器关键注意事项

1. 容器与进程绑定：PID=1 的进程退出，容器直接停止，需确保前台进程持续运行；
2. 命名规范：容器名称唯一，支持通过名称操作容器（比 ID 更易记）；
3. 资源限制：默认无资源限制，生产环境需通过参数限制 CPU、内存（后续章节详解）。

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总结

Docker 的价值，在于它用极简的理念解决了复杂的环境一致性与部署效率问题 —— 通过容器封装，开发者无需关注底层环境差异，运维者无需重复配置依赖，实现了 “Build Once, Run Anywhere” 的终极目标。从基础的镜像与容器操作，到进阶的网络定制、资源管控，再到企业级的编排与私有仓库管理，本文档已覆盖 Docker 从入门到实战的全场景知识，助力你打通容器化落地的 “最后一公里”。