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Docker 镜像与容器

介绍​

Docker 是一种流行的容器化技术，它允许开发者将应用程序及其依赖项打包到一个轻量级、可移植的容器中。Docker 的核心概念包括镜像（Image）和容器（Container）。理解这两者的关系是掌握 Docker 的关键。

  • Docker 镜像：镜像是一个只读模板，包含了运行应用程序所需的所有文件、依赖项和配置。你可以将镜像看作是一个应用程序的“蓝图”。
  • Docker 容器：容器是镜像的运行实例。当你启动一个容器时，Docker 会根据镜像创建一个可写的文件系统层，并在其中运行应用程序。

Docker 镜像​

什么是 Docker 镜像？​

Docker 镜像是一个轻量级、独立的、可执行的软件包，包含了运行应用程序所需的一切：代码、运行时、库、环境变量和配置文件。镜像通常是基于分层文件系统构建的，这意味着它们由多个只读层组成，每一层都代表了对文件系统的修改。

如何获取 Docker 镜像？​

你可以从 Docker Hub 或其他镜像仓库中拉取（pull）现有的镜像。例如，要获取官方的 Ubuntu 镜像，可以使用以下命令：

bash
docker pull ubuntu

如何创建自定义镜像？​

你可以通过编写 Dockerfile 来创建自定义镜像。Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列指令，用于定义如何构建镜像。以下是一个简单的 Dockerfile 示例：

dockerfile
# 使用官方的 Python 镜像作为基础镜像
FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将当前目录下的文件复制到容器的 /app 目录
COPY . /app

# 安装依赖项
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 暴露端口
EXPOSE 80

# 运行应用程序
CMD ["python", "app.py"]

要构建镜像，可以使用以下命令：

bash
docker build -t my-python-app .

镜像的分层结构​

Docker 镜像的分层结构使得镜像的构建和共享更加高效。每一层都是只读的，并且可以被多个镜像共享。例如，如果你有多个基于 python:3.9-slim 的镜像，它们都会共享相同的基础层。

Docker 容器​

什么是 Docker 容器？​

Docker 容器是 Docker 镜像的运行实例。当你启动一个容器时，Docker 会在镜像的基础上创建一个可写的文件系统层，并在其中运行应用程序。容器是轻量级的，因为它们共享宿主机的操作系统内核，而不是每个容器都有自己的操作系统。

如何启动容器？​

要启动一个容器，可以使用 docker run 命令。例如，以下命令会启动一个基于 ubuntu 镜像的容器，并在其中运行 bash 终端：

bash
docker run -it ubuntu /bin/bash
  • -i：保持标准输入打开。
  • -t：分配一个伪终端。

容器的生命周期​

容器的生命周期包括以下几个阶段：

  1. 创建：使用 docker create 命令创建一个容器，但不会启动它。
  2. 启动：使用 docker start 命令启动一个已创建的容器。
  3. 停止：使用 docker stop 命令停止一个正在运行的容器。
  4. 删除：使用 docker rm 命令删除一个已停止的容器。

容器的状态​

你可以使用 docker ps 命令查看正在运行的容器。要查看所有容器（包括已停止的），可以使用 docker ps -a。

bash
docker ps -a

输出示例：

bash
CONTAINER ID   IMAGE         COMMAND       CREATED        STATUS                    PORTS     NAMES
a1b2c3d4e5f6   ubuntu        "/bin/bash"   5 minutes ago  Exited (0) 2 minutes ago            my-container

实际案例​

案例 1：运行一个 Web 服务器​

假设你有一个简单的 Python Web 应用程序，你可以使用以下 Dockerfile 来构建镜像并运行容器：

dockerfile
FROM python:3.9-slim
WORKDIR /app
COPY . /app
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
EXPOSE 80
CMD ["python", "app.py"]

构建镜像：

bash
docker build -t my-web-app .

运行容器：

bash
docker run -d -p 8080:80 my-web-app
  • -d：在后台运行容器。
  • -p 8080:80：将宿主机的 8080 端口映射到容器的 80 端口。

案例 2：使用 Docker Compose 管理多个容器​

如果你有多个服务（例如 Web 服务器和数据库），可以使用 docker-compose.yml 文件来定义和管理它们：

yaml
version: '3'
services:
  web:
    image: my-web-app
    ports:
      - "8080:80"
  db:
    image: postgres
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example

启动服务：

bash
docker-compose up -d

总结​

Docker 镜像和容器是 Docker 技术的核心概念。镜像是一个只读模板，而容器是镜像的运行实例。通过理解这两者的关系，你可以更好地使用 Docker 来构建、部署和管理应用程序。

附加资源与练习​

  • 练习 1：尝试创建一个自定义的 Docker 镜像，并在其中运行一个简单的 Python 脚本。
  • 练习 2：使用 Docker Compose 启动一个包含 Web 服务器和数据库的多容器应用程序。
  • 资源：
提示

如果你在练习中遇到问题，可以随时查阅 Docker 官方文档或社区论坛，获取帮助。