Docker容器化实战指南

Docker容器化技术彻底改变了软件开发和部署方式，实现了"一次构建，随处运行"的理想。本文将从实战角度介绍Docker的核心概念和最佳实践。

Docker基础概念

容器 vs 虚拟机

容器和虚拟机的关键区别在于架构和资源隔离方式：

容器与虚拟机对比

特性	容器	虚拟机
启动时间	秒级	分钟级
资源消耗	轻量级	重量级
隔离级别	进程级隔离	完全隔离
操作系统	共享宿主内核	独立客户端操作系统
可移植性	极高	较低

Docker架构

Docker采用客户端-服务器架构，主要组件包括：

Docker引擎：运行在宿主机上的守护进程
Docker客户端：用户通过命令行与Docker交互
Docker镜像：应用及其依赖的只读模板
Docker容器：镜像的运行实例
Docker注册表：存储和分发镜像的仓库（如Docker Hub）

Docker安装与配置

在不同平台安装Docker

不同操作系统的Docker安装方式：

Linux (Ubuntu):

bash

# 更新包索引
sudo apt-get update

# 安装必要的依赖
sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

# 添加Docker的官方GPG密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

# 设置Docker稳定版仓库
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

# 安装Docker CE
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce

# 验证安装
sudo docker run hello-world

MacOS: 使用Docker Desktop for Mac，从Docker官网下载安装包。

Windows: 使用Docker Desktop for Windows，需要启用Hyper-V或WSL 2，从Docker官网下载安装包。

配置Docker镜像加速

对于中国用户，可以配置国内镜像源加速Docker镜像拉取：

json

// /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": [
    "https://registry.docker-cn.com",
    "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"
  ]
}

配置后重启Docker服务：

bash

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

Docker镜像管理

基本镜像操作

bash

# 查找镜像
docker search nginx

# 拉取镜像
docker pull nginx:latest

# 列出本地镜像
docker images

# 查看镜像详情
docker inspect nginx:latest

# 删除镜像
docker rmi nginx:latest

构建自定义镜像

使用Dockerfile创建自定义镜像是Docker的核心功能：

示例：Node.js应用Dockerfile

dockerfile

# 基础镜像
FROM node:16-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制package.json和package-lock.json
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm install

# 复制源代码
COPY . .

# 构建应用
RUN npm run build

# 暴露端口
EXPOSE 3000

# 启动命令
CMD ["npm", "start"]

构建镜像：

bash

docker build -t my-node-app:1.0 .

镜像优化技巧

减小Docker镜像大小的关键技术：

使用轻量级基础镜像：
dockerfile
```
FROM alpine:3.14
```

多阶段构建：

dockerfile

# 构建阶段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm ci && npm run build

# 运行阶段
FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/build /usr/share/nginx/html

合并RUN命令：

dockerfile

RUN apt-get update && \
    apt-get install -y --no-install-recommends python3 && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

添加.dockerignore文件：

node_modules
npm-debug.log
Dockerfile
.git
.gitignore

容器操作实战

容器生命周期管理

bash

# 创建并启动容器
docker run -d --name my-nginx -p 8080:80 nginx

# 查看运行中的容器
docker ps

# 查看所有容器（包括已停止的）
docker ps -a

# 停止容器
docker stop my-nginx

# 启动已停止的容器
docker start my-nginx

# 重启容器
docker restart my-nginx

# 删除容器
docker rm my-nginx

容器资源限制

限制容器的CPU和内存使用：

bash

# 限制内存为512MB，CPU使用率为50%
docker run -d --name limited-nginx \
  --memory="512m" \
  --cpus="0.5" \
  -p 8080:80 \
  nginx

容器网络配置

Docker提供了多种网络模式：

bash

# 创建自定义网络
docker network create my-network

# 使用自定义网络启动容器
docker run -d --name db --network my-network mongo

docker run -d --name app --network my-network \
  -p 8080:3000 \
  my-app

持久化数据与卷管理

Docker容器中的数据默认是临时性的，可以使用卷或绑定挂载实现持久化：

bash

# 创建卷
docker volume create my-data

# 使用卷启动容器
docker run -d --name postgres \
  -v my-data:/var/lib/postgresql/data \
  -e POSTGRES_PASSWORD=secret \
  postgres

# 使用绑定挂载
docker run -d --name nginx \
  -v $(pwd)/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro \
  -p 8080:80 \
  nginx

Docker Compose多容器应用

Docker Compose用于定义和运行多容器Docker应用程序：

docker-compose.yml示例

yaml

version: '3'

services:
  web:
    build: ./web
    ports:
      - "8080:80"
    depends_on:
      - api
    environment:
      - API_URL=http://api:3000

  api:
    build: ./api
    ports:
      - "3000:3000"
    depends_on:
      - db
    environment:
      - DB_HOST=db
      - DB_USER=postgres
      - DB_PASS=secret
    volumes:
      - ./api/logs:/app/logs

  db:
    image: postgres:13
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data
    environment:
      - POSTGRES_USER=postgres
      - POSTGRES_PASSWORD=secret
      - POSTGRES_DB=myapp

volumes:
  db-data:

Compose常用命令

bash

# 启动所有服务
docker-compose up -d

# 查看服务状态
docker-compose ps

# 查看服务日志
docker-compose logs -f

# 停止所有服务
docker-compose down

# 停止并删除卷
docker-compose down -v

实战案例：构建全栈应用

案例：MERN栈应用容器化

项目结构:

mern-docker/
├── docker-compose.yml
├── frontend/
│   ├── Dockerfile
│   └── ...
├── backend/
│   ├── Dockerfile
│   └── ...
└── nginx/
    ├── Dockerfile
    └── nginx.conf

前端Dockerfile (React):

dockerfile

FROM node:16-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/build /usr/share/nginx/html
COPY nginx.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

后端Dockerfile (Node.js/Express):

dockerfile

FROM node:16-alpine
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
EXPOSE 5000
CMD ["node", "server.js"]

docker-compose.yml:

yaml

version: '3'

services:
  frontend:
    build: ./frontend
    ports:
      - "80:80"
    depends_on:
      - backend

  backend:
    build: ./backend
    ports:
      - "5000:5000"
    depends_on:
      - mongo
    environment:
      - MONGO_URI=mongodb://mongo:27017/mern-app
      - PORT=5000
      - NODE_ENV=production

  mongo:
    image: mongo:latest
    ports:
      - "27017:27017"
    volumes:
      - mongo-data:/data/db

volumes:
  mongo-data:

部署流程

bash

# 克隆项目
git clone https://github.com/example/mern-docker.git
cd mern-docker

# 构建并启动容器
docker-compose up -d

# 查看运行状态
docker-compose ps

生产环境注意事项

使用生产环境变量:

yaml

environment:
  - NODE_ENV=production
  - API_KEY=${API_KEY}

配置健康检查:

yaml

healthcheck:
  test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:3000/health"]
  interval: 30s
  timeout: 10s
  retries: 3

配置日志驱动:

yaml

logging:
  driver: "json-file"
  options:
    max-size: "10m"
    max-file: "3"

Docker安全最佳实践

容器安全基本原则

最小权限原则:

dockerfile

# 创建非root用户
RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup
USER appuser

只安装必要组件:

dockerfile

RUN apt-get update && \
    apt-get install -y --no-install-recommends curl && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

定期更新基础镜像:
bash
```
docker pull nginx:latest
```

使用内容信任:

bash

# 启用Docker内容信任
export DOCKER_CONTENT_TRUST=1
docker pull nginx:latest

镜像安全扫描

使用工具扫描镜像中的漏洞：

bash

# 使用Trivy扫描镜像
docker run --rm -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \
  aquasec/trivy image nginx:latest

Docker监控与调试

容器监控工具

Docker原生命令:

bash

# 查看容器资源使用情况
docker stats

# 查看容器进程
docker top my-container

使用Portainer进行可视化管理:

bash

docker run -d -p 9000:9000 \
  --name portainer \
  --restart always \
  -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \
  portainer/portainer-ce

容器日志管理

bash

# 查看容器日志
docker logs -f --tail=100 my-container

# 限制日志大小
docker run -d --log-driver json-file \
  --log-opt max-size=10m \
  --log-opt max-file=3 \
  nginx

CI/CD与Docker

GitHub Actions自动构建与推送Docker镜像

.github/workflows/docker-build.yml:

yaml

name: Build and Push Docker Image

on:
  push:
    branches: [ main ]

jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2

      - name: Set up Docker Buildx
        uses: docker/setup-buildx-action@v1

      - name: Login to DockerHub
        uses: docker/login-action@v1
        with:
          username: ${{ secrets.DOCKERHUB_USERNAME }}
          password: ${{ secrets.DOCKERHUB_TOKEN }}

      - name: Build and push
        uses: docker/build-push-action@v2
        with:
          context: .
          push: true
          tags: myusername/myapp:latest

自动化部署流程

开发环境：本地Docker Compose开发
测试环境：CI工具构建镜像并推送到注册表
生产环境：使用Docker Swarm或Kubernetes部署

总结与最佳实践

Docker使用核心原则

保持镜像精简：使用多阶段构建，移除不必要的包
优化缓存使用：合理排列Dockerfile指令顺序
合理管理数据：使用卷进行数据持久化
网络安全配置：仅暴露必要端口，使用内部网络
版本控制：始终标记镜像版本，避免使用latest标签
资源限制：设置容器内存和CPU限制
健康检查：配置容器健康检查确保服务可用
日志管理：配置适当的日志驱动和轮转策略

Docker容器化技术不仅简化了开发流程，还大大提高了部署效率和系统可靠性。通过本文的实战指南，你已经掌握了Docker的核心概念和最佳实践，可以将其应用到自己的项目中去，实现真正的"一次构建，随处运行"。

Docker容器化实战指南 ​

Docker基础概念 ​

容器 vs 虚拟机 ​

Docker架构 ​

Docker安装与配置 ​

在不同平台安装Docker ​

配置Docker镜像加速 ​

Docker镜像管理 ​

基本镜像操作 ​

构建自定义镜像 ​

镜像优化技巧 ​

容器操作实战 ​

容器生命周期管理 ​

容器资源限制 ​

容器网络配置 ​

持久化数据与卷管理 ​

Docker Compose多容器应用 ​

docker-compose.yml示例 ​

Compose常用命令 ​

实战案例：构建全栈应用 ​

案例：MERN栈应用容器化 ​

部署流程 ​

生产环境注意事项 ​

Docker安全最佳实践 ​

容器安全基本原则 ​

镜像安全扫描 ​

Docker监控与调试 ​

容器监控工具 ​

容器日志管理 ​

CI/CD与Docker ​

GitHub Actions自动构建与推送Docker镜像 ​

自动化部署流程 ​

总结与最佳实践 ​

Docker使用核心原则 ​

Docker容器化实战指南

Docker基础概念

容器 vs 虚拟机

Docker架构

Docker安装与配置

在不同平台安装Docker

配置Docker镜像加速

Docker镜像管理

基本镜像操作

构建自定义镜像

镜像优化技巧

容器操作实战

容器生命周期管理

容器资源限制

容器网络配置

持久化数据与卷管理

Docker Compose多容器应用

docker-compose.yml示例

Compose常用命令

实战案例：构建全栈应用

案例：MERN栈应用容器化

部署流程

生产环境注意事项

Docker安全最佳实践

容器安全基本原则

镜像安全扫描

Docker监控与调试

容器监控工具

容器日志管理

CI/CD与Docker

GitHub Actions自动构建与推送Docker镜像

自动化部署流程

总结与最佳实践

Docker使用核心原则