Docker环境部署学习：初学者指南

本文提供了Docker环境部署学习的全面指南，介绍了Docker的基本概念、优势及安装步骤，详细讲解了Docker常用命令和镜像管理，同时还涵盖了Docker文件编写入门及容器网络与存储的配置。Docker环境部署学习过程中，你将学会如何使用Docker部署简单的Web应用，并通过Docker Compose和Docker Swarm管理多容器应用和集群。

Docker是什么

Docker是一个开源的应用容器引擎，它可以让开发人员将应用及其依赖关系打包到一个可移植的容器中，方便地进行部署、运行和扩展应用。Docker利用Linux内核的cgroup和命名空间等特性为应用创建轻量级、可移植的容器，使其可以在几乎任何执行Linux操作系统的环境中（包括笔记本、数据中心、云服务等）运行。

Docker的优势

1. 快速部署：Docker可以快速部署应用，几乎可以在任何环境中运行。
2. 可移植性：应用在Docker容器中运行，几乎不受底层硬件和操作系统的限制。
3. 高效利用资源：Docker容器利用宿主机的资源，而不需要虚拟机的额外开销。
4. 版本控制：Docker支持版本控制，方便管理和恢复不同的应用状态。
5. 易于扩展：Docker容器可以很容易地进行扩展，支持横向和纵向扩展。

Docker的基本概念

• 容器：容器是运行应用的最小可执行单元，它包含运行应用所需的代码、库、依赖项等。
• 镜像：镜像是容器的模板，包含了应用的代码、库、依赖项和运行时环境等。
• 仓库：仓库用于存储和分发镜像，Docker Hub是最常用的公共仓库。
• Dockerfile：Dockerfile是用于构建Docker镜像的文本文件，它描述了如何构建和运行容器。
• Docker Compose：用于定义和运行多容器Docker应用，简化了多容器应用的编排。
• Docker Swarm：Docker官方的容器编排工具，用于构建和管理容器化的应用集群。

准备工作

在安装Docker之前，请确保你的计算机满足以下要求：

• 操作系统：Linux、macOS、Windows 10（需要安装Windows Subsystem for Linux (WSL)）
• 硬件要求：至少1GB的RAM（推荐4GB以上）、2GB的硬盘空间（推荐8GB以上）
• 软件要求：确保已安装最新版本的Docker。你可以在Docker官网获取最新版本。

安装Docker

以下示例展示了如何在Ubuntu上安装Docker：

# 更新apt包列表
sudo apt-get update

# 安装Docker
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

# 验证安装
sudo docker --version

Docker版本选择

Docker分为CE（社区版）和EE（企业版），社区版提供免费的基本支持，而企业版提供更全面的支持和企业级功能。对于初学者，推荐安装Docker CE。

Docker仓库介绍

Docker仓库用于存储和分发镜像。你可以从Docker仓库拉取镜像，也可以将自己的镜像推送到Docker仓库。

示例代码：

# 拉取镜像
sudo docker pull ubuntu

# 列出本地镜像
sudo docker images

# 删除镜像
sudo docker rmi ubuntu

Docker镜像管理

• pull：拉取镜像到本地。
• push：将镜像推送到Docker仓库。
• tag：给镜像打标签。
• rmi：删除本地镜像。
• images：列出本地镜像。

示例代码：

# 拉取镜像
sudo docker pull ubuntu

# 列出本地镜像
sudo docker images

# 删除镜像
sudo docker rmi ubuntu

Docker容器管理

• run：启动一个容器。
• start：启动已经存在的容器。
• stop：停止运行中的容器。
• rm：删除容器。
• ps：列出运行中的容器。

示例代码：

# 启动一个容器
sudo docker run -it ubuntu bash

# 列出运行中的容器
sudo docker ps

# 停止容器
sudo docker stop 容器id

# 删除容器
sudo docker rm 容器id

Dockerfile详解

Dockerfile是一个文本文件，包含了构建Docker镜像的指令。Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层，这些层可以被缓存和复用。

Dockerfile常用指令

• FROM：指定基础镜像。
• RUN：执行命令，构建镜像时运行。
• COPY：将文件从主机复制到镜像中。
• CMD：容器启动命令，可以被docker run命令覆盖。
• LABEL：给镜像添加标签。
• EXPOSE：暴露端口。
• ENTRYPOINT：设置容器启动时运行的命令。

示例代码：

# 使用基础镜像
FROM ubuntu:latest

# 添加环境变量
ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

# 更新包
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx

# 复制文件
COPY nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf

# 暴露端口
EXPOSE 80

# 设置默认命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

构建Docker镜像

使用docker build命令构建镜像。

示例代码：

# 构建镜像
sudo docker build -t nginx-app .

# 启动容器
sudo docker run -d -p 8080:80 nginx-app

Docker容器网络配置

Docker容器可以通过网络连接到外部网络或内部网络。你可以使用--link、--network或使用Docker Compose文件来配置容器间的网络连接。

示例代码：

# 创建一个自定义网络
sudo docker network create my-net

# 启动容器并连接到网络
sudo docker run -d --name db --network my-net mongo:latest
sudo docker run -d --name app --network my-net nginx:latest

Docker容器数据卷管理

Docker容器的数据卷可以用来持久化数据，即使容器停止或删除，数据卷中的数据仍然存在。

示例代码：

# 创建并挂载数据卷
sudo docker run -d -v /data/db:/data/db --name mongo mongo:latest mongod

# 创建数据卷
sudo docker volume create my_volume

# 挂载数据卷
sudo docker run -d -v my_volume:/app --name app nginx:latest

Docker容器间通信

容器间的通信可以通过Docker网络来实现。例如，你可以在一个容器中运行Web服务器，在另一个容器中运行数据库服务，通过网络连接来实现数据交换。

示例代码：

# 启动一个Web服务器容器
sudo docker run -d -p 8080:80 --name webserver nginx:latest

# 启动一个数据库容器
sudo docker run -d --name db mongo:latest

# 两个容器通过网络连接
sudo docker network connect my-net webserver
sudo docker network connect my-net db

本节将介绍如何使用Docker部署一个简单的Web应用，并使用Docker Compose简化多容器应用的管理。

一个简单的Web应用部署

假设你有一个简单的Web应用，源码结构如下：

myapp
├── Dockerfile
└── index.html

Dockerfile内容：

FROM nginx:latest
COPY index.html /usr/share/nginx/html/index.html

构建并运行容器：

# 构建镜像
sudo docker build -t myapp .

# 启动容器
sudo docker run -d -p 8080:80 myapp

Docker Compose入门

Docker Compose用于定义和运行多容器Docker应用。通过一个名为docker-compose.yml的文件来配置服务、网络和数据卷等。

示例代码：

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080:80"
    volumes:
      - ./index.html:/usr/share/nginx/html/index.html
  db:
    image: mongo:latest
    environment:
      - MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME=root
      - MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD=password

使用Docker Compose启动应用：

# 启动应用
sudo docker-compose up

Docker Swarm简介

Docker Swarm是Docker的原生集群管理工具，用于管理多个Docker引擎的集群。它提供了容器编排、负载均衡、服务发现等功能。

示例代码：

# 初始化Swarm集群
sudo docker swarm init

# 加入Swarm集群
sudo docker swarm join --token token-address

# 部署服务
sudo docker service create --replicas 3 --name web nginx:latest

通过以上步骤，你可以使用Docker部署一个简单的Web应用，并使用Docker Compose和Docker Swarm实现更复杂的多容器应用和集群管理。