介绍
本教程是一份全面的 Docker 指南，旨在为开发者和 IT 专业人士提供对容器技术的深入了解。从理解核心 Docker 概念到实际的安装和管理技术，本指南涵盖了利用 Docker 强大的容器化能力进行现代软件开发和部署所需的一切。
Docker 基础
容器技术介绍
Docker 是一个强大的容器技术平台，它使开发者能够高效地打包、分发和运行应用程序。容器提供轻量级、可移植的环境，封装了软件及其依赖项。
核心 Docker 概念
graph TD
A[Docker Engine] --> B[Container]
A --> C[Image]
A --> D[Dockerfile]
| 概念 | 描述 |
|---|---|
| Docker Image | 包含应用程序代码和依赖项的只读模板 |
| Container | Docker 镜像的可运行实例 |
| Docker Engine | 用于创建和管理容器的运行时环境 |
验证 Docker 安装
你的 LabEx 环境已预装 Docker。让我们验证 Docker 版本，以确保它已准备就绪。
docker --version输出应显示 Docker 版本，例如 Docker version 20.10.21, build baeda1f。这证实 Docker 已正确安装并可访问。
拉取你的第一个 Docker 镜像
Docker 镜像是一个只读模板，其中包含创建容器的一系列指令。我们将拉取 hello-world 镜像，这是一个用于测试 Docker 安装的最小镜像。
docker pull hello-world此命令将 Docker Hub 中的 hello-world 镜像下载到你的本地机器。你应该会看到指示下载进度和镜像已拉取的确认信息。
运行你的第一个 Docker 容器
现在我们有了镜像，让我们从中运行一个容器。运行容器意味着创建一个镜像的实例。
docker run hello-world当你运行 hello-world 时，Docker 会执行以下操作：
- 它会检查
hello-world镜像是否已存在于本地。如果不存在，它会将其拉取（我们已经完成了这一步）。 - 它会从镜像创建一个新容器。
- 它会在容器内运行可执行文件。
- 容器会打印一条 "Hello from Docker!" 消息，然后退出。
这演示了 Docker 容器的基本生命周期：拉取镜像，运行容器，然后容器执行其定义的任务。
列出 Docker 镜像
要查看你已下载的镜像，请使用 docker images 命令。
docker images此命令会列出存储在你本地系统上的所有 Docker 镜像，包括我们刚刚拉取的 hello-world 镜像。你将看到诸如仓库、标签、镜像 ID、创建日期和大小等详细信息。
理解容器生命周期
容器提供隔离的环境，拥有自己的文件系统、进程和网络接口。它们可以被快速地启动、停止、移动和删除，这使得它们成为微服务和云原生应用程序的理想选择。
Dockerfile 文件管理
Dockerfile 基础
Dockerfile 是一个文本文档，其中包含用户在命令行中可以调用的所有指令，用于构建镜像。它定义了容器化应用程序的环境、依赖项和配置。
graph TD
A[Dockerfile] --> B[Build Command]
B --> C[Docker Image]
C --> D[Container]
创建你的第一个 Dockerfile
导航到 docker_app 目录，该目录在设置阶段已创建。这将是我们本次实验的工作目录。
cd /home/labex/project/docker_app现在，让我们在此目录中创建一个名为 Dockerfile 的简单 Dockerfile。此 Dockerfile 将创建一个基于 Ubuntu 的镜像，并向其中添加一个简单的文本文件。
nano Dockerfile向 Dockerfile 添加以下内容：
## 使用官方 Ubuntu 基础镜像
FROM ubuntu:22.04
## 设置容器内的工作目录
WORKDIR /app
## 创建一个简单的文本文件
RUN echo "Hello from Dockerfile!" > /app/message.txt
## 容器启动时执行的命令
CMD ["cat", "/app/message.txt"]FROM ubuntu:22.04: 此指令指定了我们新镜像的基础镜像。我们使用的是 Ubuntu 22.04。WORKDIR /app: 此指令设置了 Dockerfile 中后续所有RUN、CMD、ENTRYPOINT、COPY或ADD指令的工作目录。如果/app不存在，它将被创建。RUN echo "Hello from Dockerfile!" > /app/message.txt: 此指令在构建过程中在镜像内执行一个命令。在这里，它在/app目录中创建了一个名为message.txt的文件，内容为 "Hello from Dockerfile!"。CMD ["cat", "/app/message.txt"]: 此指令为正在运行的容器提供了默认命令。当从该镜像运行容器时，它将执行cat /app/message.txt，显示我们消息文件的内容。
按 Ctrl+S 保存文件，然后按 Ctrl+X 退出 nano。
构建你的 Docker 镜像
现在我们有了 Dockerfile，让我们从中构建 Docker 镜像。docker build 命令会读取 Dockerfile 并创建一个 Docker 镜像。
docker build -t my-ubuntu-app .docker build: 构建 Docker 镜像的命令。-t my-ubuntu-app: 这将我们的镜像标记为my-ubuntu-app。你可以选择任何你喜欢的名称。.: 这指定了构建上下文，即指定路径或 URL 处的文件的集合。.表示当前目录 (/home/labex/project/docker_app) 是构建上下文。Docker 将在此目录中查找Dockerfile。
你将看到显示构建过程每一步的输出，对应于 Dockerfile 中的指令。
运行你的自定义 Docker 容器
成功构建镜像后，让我们从中运行一个容器来查看 message.txt 的内容。
docker run my-ubuntu-app此命令将从你的 my-ubuntu-app 镜像创建一个新容器并运行它。你的 Dockerfile 中的 CMD 指令将被执行，你应该会在终端看到 "Hello from Dockerfile!" 被打印出来。
检查容器的文件系统
为了进一步了解容器内文件的管理方式，让我们运行一个交互式会话并检查我们创建的文件。
docker run -it my-ubuntu-app /bin/bash-it: 此标志分配一个伪终端（pseudo-TTY）并保持STDIN打开，允许你与容器进行交互。my-ubuntu-app: 我们想要运行的镜像名称。/bin/bash: 这会覆盖 Dockerfile 中的CMD指令，转而在容器内运行 Bash shell，为你提供一个命令提示符。
进入容器后，你将看到一个新的命令提示符（例如 root@<container_id>:/app#）。现在，你可以列出文件并查看 message.txt 的内容。
ls -l
cat message.txt你应该会看到 message.txt 被列出，并且其内容被显示出来。要退出容器，只需键入 exit。
exit这个交互式会话表明文件 message.txt 已成功创建，并且可以在容器的文件系统中访问。
读一遍？不如跑一遍。
高级 Docker 技术
多阶段构建策略
多阶段构建是一项强大功能，它允许你在 Dockerfile 中使用多个 FROM 语句。每个 FROM 指令都可以使用不同的基础镜像，并且每个 FROM 指令都会启动一个新的构建阶段。通过分离构建和运行时环境，这有助于优化 Dockerfile 的复杂性并减小最终镜像的大小。
graph TD
A[Build Stage] --> B[Compile/Build]
B --> C[Runtime Stage]
C --> D[Minimal Production Image]
为多阶段构建做准备
在本示例中，我们将模拟一个需要构建步骤的简单应用程序。我们将创建一个 build_script.sh 和一个 final_app.txt 文件。
首先，请确保你位于 docker_app 目录：
cd /home/labex/project/docker_app现在，创建一个简单的构建脚本：
nano build_script.sh向 build_script.sh 添加以下内容：
#!/bin/bash
echo "Running build process..."
echo "This is the final application output." > /app/output/final_app.txt
echo "Build complete."保存文件（Ctrl+S）并退出（Ctrl+X）。
接下来，为我们的最终应用程序内容创建一个占位符。在实际场景中，这会由构建过程生成。
nano final_app.txt向 final_app.txt 添加以下内容：
This is a placeholder for the final application.保存文件（Ctrl+S）并退出（Ctrl+X）。
实现多阶段 Dockerfile
现在，让我们修改我们的 Dockerfile 以使用多阶段构建。我们将有一个“构建器”阶段来运行我们的 build_script.sh，然后是一个“生产”阶段，它只从构建器阶段复制必要的输出。
nano Dockerfile将现有内容替换为以下内容：
## Stage 1: Builder stage
FROM ubuntu:22.04 AS builder
## 安装 bash 以运行脚本
RUN apt-get update && apt-get install -y bash
## 设置构建器阶段的工作目录
WORKDIR /build
## 复制构建脚本并使其可执行
COPY build_script.sh .
RUN chmod +x build_script.sh
## 创建一个输出目录
RUN mkdir -p /build/output
## 运行构建脚本
RUN ./build_script.sh
## Stage 2: Production stage
FROM ubuntu:22.04
## 设置生产阶段的工作目录
WORKDIR /app
## 只从构建器阶段复制必要的产物
COPY --from=builder /build/output/final_app.txt .
## 容器启动时执行的命令
CMD ["cat", "final_app.txt"]FROM ubuntu:22.04 AS builder: 这启动了第一个阶段并将其命名为builder。RUN apt-get update && apt-get install -y bash: 在构建器阶段安装bash，这是运行我们的脚本所必需的。WORKDIR /build: 设置构建器阶段的工作目录。COPY build_script.sh .: 将我们的构建脚本复制到构建器阶段。RUN chmod +x build_script.sh: 使脚本可执行。RUN mkdir -p /build/output: 在构建器阶段创建一个输出目录。RUN ./build_script.sh: 执行构建脚本，该脚本在/build/output中生成final_app.txt。FROM ubuntu:22.04: 这启动了第二个阶段（生产阶段）。它使用了一个新的ubuntu:22.04镜像，这意味着它默认不会继承builder阶段的任何内容。WORKDIR /app: 设置生产阶段的工作目录。COPY --from=builder /build/output/final_app.txt .: 这是多阶段构建的关键指令。它将builder阶段的/build/output目录中的final_app.txt复制到生产阶段的当前目录（/app）。这确保了只包含最终产物，从而使生产镜像保持较小。CMD ["cat", "final_app.txt"]: 生产容器启动时要执行的命令，显示复制文件的内容。
保存文件（Ctrl+S）并退出（Ctrl+X）。
构建和运行多阶段镜像
现在，让我们使用我们的多阶段 Dockerfile 构建新镜像。
docker build -t multi-stage-app .观察构建输出。你将看到 builder 阶段和最终阶段的步骤。
构建完成后，运行容器以验证是否显示了 final_app.txt 的内容。
docker run multi-stage-app你应该会看到 "This is the final application output." 被打印出来，这证实了多阶段构建已成功将产物从构建阶段复制到最终镜像。
清理 Docker 资源
清理不再需要的 Docker 资源（容器和镜像）以释放磁盘空间是一个好习惯。
首先，列出所有容器（包括已退出的）：
docker ps -a你可以通过容器的 ID 或名称删除特定容器：
docker rm $(docker ps -aq)此命令会删除所有已退出的容器。docker ps -aq 列出所有容器 ID，docker rm 则删除它们。
接下来，列出所有镜像：
docker images你可以通过镜像的 ID 或名称删除特定镜像。请注意不要删除仍被运行中的容器使用的镜像。
docker rmi my-ubuntu-app multi-stage-app hello-world ubuntu:22.04此命令会删除我们在本次实验中创建和使用的镜像。如果镜像仍被容器使用，你需要先删除该容器。
docker images此命令将显示镜像已被删除。
至此，关于 Docker 基础和高级技术的实验结束。你已经学会了如何创建 Dockerfile、构建镜像、运行容器以及使用多阶段构建优化镜像大小。
总结
通过掌握 Docker 基础知识、Dockerfile 管理和高级技术，开发者可以创建更高效、可移植且可扩展的软件环境。本教程为你提供了容器创建、镜像管理和部署策略方面的实践技能，使你能够简化开发工作流程并拥抱云原生应用程序架构。
