Docker 容器化
Docker 是现代 DevOps 的基石，通过容器技术实现了应用的标准化打包、分发和运行。容器化让"一次构建，到处运行"成为现实，大幅简化了环境配置和部署流程。
Docker 核心概念
容器 vs 虚拟机
理解容器与虚拟机的区别：
text
虚拟机（VM） 容器（Container）
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│ App A │ │ App A │
├─────────────────┤ ├─────────────────┤
│ Bins/Libs │ │ Bins/Libs │
├─────────────────┤ ├─────────────────┤
│ Guest OS │ │ │
├─────────────────┤ │ Docker Engine │
│ Hypervisor │ ├─────────────────┤
├─────────────────┤ │ Host OS │
│ Host OS │ ├─────────────────┤
├─────────────────┤ │ Hardware │
│ Hardware │ └─────────────────┘
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容器优势：
- 启动速度快（秒级）
- 资源占用少
- 更高的密度
- 一致的运行环境
核心组件
镜像（Image）：只读模板，包含运行应用所需的一切
bash
# 查看本地镜像
docker images
# 拉取镜像
docker pull node:18-alpine
# 查看镜像详情
docker inspect node:18-alpine1
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容器（Container）：镜像的运行实例
bash
# 运行容器
docker run -d -p 3000:3000 --name myapp myimage:v1
# 查看运行中的容器
docker ps
# 查看所有容器（包括停止的）
docker ps -a
# 进入容器
docker exec -it myapp sh1
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仓库（Registry）：存储和分发镜像
bash
# 登录仓库
docker login registry.example.com
# 推送镜像
docker push registry.example.com/myapp:v1
# 拉取私有镜像
docker pull registry.example.com/myapp:v11
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数据管理
Volume（卷）：持久化存储
bash
# 创建卷
docker volume create mydata
# 挂载卷
docker run -v mydata:/app/data myimage
# 查看卷
docker volume ls1
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Bind Mount（绑定挂载）：主机目录映射
bash
# 挂载主机目录
docker run -v /host/path:/container/path myimage
# 开发环境常用
docker run -v $(pwd):/app -w /app node:18 npm run dev1
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网络模式
bash
# bridge 模式（默认）
docker run --network bridge myimage
# host 模式（直接使用主机网络）
docker run --network host myimage
# 自定义网络
docker network create mynetwork
docker run --network mynetwork --name app1 myimage
docker run --network mynetwork --name app2 myimage
# app1 和 app2 可以通过容器名互相访问1
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Dockerfile 编写最佳实践
基础结构
dockerfile
# 基础镜像
FROM node:18-alpine
# 设置工作目录
WORKDIR /app
# 复制依赖文件
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
# 启动命令
CMD ["node", "server.js"]1
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多阶段构建
优化镜像大小，分离构建和运行环境：
dockerfile
# 构建阶段
FROM node:18-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build
# 运行阶段
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules
EXPOSE 3000
CMD ["node", "dist/main.js"]1
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最佳实践要点
1. 选择合适的基础镜像
dockerfile
# 推荐：使用 Alpine 版本（体积小）
FROM node:18-alpine
# 生产环境指定具体版本
FROM node:18.19.0-alpine3.19
# 避免使用 latest 标签
# 不推荐：FROM node:latest1
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2. 优化层缓存
dockerfile
# 好的做法：先复制依赖文件，利用缓存
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
# 不好的做法：每次代码变动都重新安装依赖
COPY . .
RUN npm install1
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3. 减少镜像层数
dockerfile
# 合并多个 RUN 命令
RUN apt-get update \
&& apt-get install -y curl git \
&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
# 使用 && 连接命令，减少层数1
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4. 使用 .dockerignore
text
# .dockerignore
node_modules
npm-debug.log
Dockerfile
.dockerignore
.git
.gitignore
README.md
.env
coverage
.nyc_output1
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5. 安全实践
dockerfile
# 使用非 root 用户
RUN addgroup -g 1001 -S nodejs \
&& adduser -S nextjs -u 1001
USER nextjs
# 设置只读文件系统
# docker run --read-only myimage1
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不同类型应用的 Dockerfile
Node.js 应用
dockerfile
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["node", "server.js"]1
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Vue/React 前端应用
dockerfile
# 构建阶段
FROM node:18-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build
# 生产阶段：使用 Nginx
FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html
COPY nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]1
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Python 应用
dockerfile
FROM python:3.11-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . .
EXPOSE 8000
CMD ["python", "app.py"]1
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Docker Compose 多服务编排
基础配置
yaml
# docker-compose.yml
version: '3.8'
services:
web:
build: .
ports:
- "3000:3000"
environment:
- NODE_ENV=production
- DATABASE_URL=postgres://db:5432/myapp
depends_on:
- db
- redis
networks:
- app-network
db:
image: postgres:15-alpine
environment:
- POSTGRES_DB=myapp
- POSTGRES_USER=admin
- POSTGRES_PASSWORD=secret
volumes:
- postgres-data:/var/lib/postgresql/data
networks:
- app-network
redis:
image: redis:7-alpine
networks:
- app-network
volumes:
postgres-data:
networks:
app-network:
driver: bridge1
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开发环境配置
yaml
# docker-compose.dev.yml
version: '3.8'
services:
web:
build:
context: .
dockerfile: Dockerfile.dev
ports:
- "3000:3000"
volumes:
- .:/app
- /app/node_modules
environment:
- NODE_ENV=development
command: npm run dev
db:
image: postgres:15-alpine
ports:
- "5432:5432"
environment:
- POSTGRES_DB=myapp
- POSTGRES_USER=admin
- POSTGRES_PASSWORD=secret
volumes:
- postgres-data:/var/lib/postgresql/data
adminer:
image: adminer
ports:
- "8080:8080"1
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常用命令
bash
# 启动服务
docker-compose up -d
# 查看服务状态
docker-compose ps
# 查看日志
docker-compose logs -f web
# 进入容器
docker-compose exec web sh
# 停止服务
docker-compose down
# 停止并删除卷
docker-compose down -v
# 重新构建
docker-compose build --no-cache
# 使用多个配置文件
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up -d1
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镜像优化
优化策略
1. 选择精简基础镜像
dockerfile
# 优化前
FROM node:18 # 约 900MB
# 优化后
FROM node:18-alpine # 约 170MB1
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2. 多阶段构建
dockerfile
# 构建阶段
FROM node:18-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm install && npm run build
# 运行阶段：只保留必要文件
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules
CMD ["node", "dist/main.js"]1
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3. 清理缓存
dockerfile
RUN npm install \
&& npm cache clean --force \
&& rm -rf /tmp/*1
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4. 压缩镜像
bash
# 导出并压缩
docker save myimage:v1 | gzip > myimage-v1.tar.gz
# 加载镜像
docker load < myimage-v1.tar.gz1
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镜像分析工具
bash
# 使用 dive 分析镜像层
dive myimage:v1
# 查看镜像历史
docker history myimage:v1
# 查看镜像大小
docker images myimage:v11
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实战案例
案例 1：全栈应用部署
yaml
# docker-compose.yml
version: '3.8'
services:
# 前端
frontend:
build:
context: ./frontend
dockerfile: Dockerfile
ports:
- "80:80"
depends_on:
- backend
networks:
- app-network
# 后端 API
backend:
build:
context: ./backend
dockerfile: Dockerfile
ports:
- "3000:3000"
environment:
- DATABASE_URL=postgres://user:pass@db:5432/myapp
- REDIS_URL=redis://redis:6379
depends_on:
- db
- redis
networks:
- app-network
# 数据库
db:
image: postgres:15-alpine
environment:
- POSTGRES_DB=myapp
- POSTGRES_USER=user
- POSTGRES_PASSWORD=pass
volumes:
- postgres-data:/var/lib/postgresql/data
networks:
- app-network
# 缓存
redis:
image: redis:7-alpine
networks:
- app-network
volumes:
postgres-data:
networks:
app-network:1
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案例 2：CI/CD 中的 Docker
yaml
# GitHub Actions 构建 Docker 镜像
name: Build Docker Image
on:
push:
branches: [main]
jobs:
build:
runs-on: ubuntu-latest
steps:
- uses: actions/checkout@v4
- name: Set up Docker Buildx
uses: docker/setup-buildx-action@v3
- name: Login to Registry
uses: docker/login-action@v3
with:
registry: ghcr.io
username: ${{ github.actor }}
password: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
- name: Build and Push
uses: docker/build-push-action@v5
with:
context: .
push: true
tags: ghcr.io/${{ github.repository }}:latest
cache-from: type=gha
cache-to: type=gha,mode=max1
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案例 3：健康检查配置
dockerfile
# Dockerfile 中配置健康检查
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s --start-period=5s --retries=3 \
CMD curl -f http://localhost:3000/health || exit 11
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yaml
# docker-compose.yml 中配置
services:
web:
image: myapp:v1
healthcheck:
test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:3000/health"]
interval: 30s
timeout: 3s
retries: 3
start_period: 5s1
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常用命令速查
bash
# 镜像管理
docker build -t myapp:v1 . # 构建镜像
docker images # 查看镜像列表
docker rmi myapp:v1 # 删除镜像
docker image prune # 清理悬空镜像
# 容器管理
docker run -d -p 3000:3000 myapp:v1 # 运行容器
docker ps # 查看运行中的容器
docker stop <container_id> # 停止容器
docker rm <container_id> # 删除容器
docker logs -f <container_id> # 查看日志
# 系统管理
docker system df # 查看磁盘使用
docker system prune # 清理未使用资源
docker info # 查看系统信息
# 调试命令
docker exec -it <container> sh # 进入容器
docker cp <container>:/app/file . # 复制文件
docker stats # 查看资源使用1
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