Docker — 从入门到实践_docker从入门到实践

Docker 在前端开发中的应用实例

1、使用 Docker 搭建 WordPress

2、Docker + Nginx 部署 React 应用

3、Docker 部署 node 服务

一、Docker 是什么？

了解 Docker 之前，我们先来了解一下虚拟机（Virtual Machine，简称 VM）。

1、什么是虚拟机？

「为什么要用虚拟机？」

整合资源是使用虚拟机的首要原因和目的。大多数的操作系统和应用，在安装（部署）时，都只会占用很少的硬件资源。

我们可以将虚拟机视为一种「由软件组成的计算机」，可以使用它来「运行在真实物理计算机上运行的任何软件」。通过将一台物理服务器划分为多个虚拟机并共享资源，可以更有效地利用硬件资源，「提高资源利用率」。

与物理机一样，虚拟机拥有自己的操作系统（Windows、Linux 等）、存储、网络、设置和软件等，并且与在该主机上运行的其他虚拟机完全隔离。

「虚拟机可以做什么，有什么好处？」

1. 资源利用率最大化：虚拟机允许在一台物理服务器上同时运行多个虚拟机，从而提高服务器资源的利用率。通过共享处理器、内存和存储等资源，可以更有效地利用硬件资源，降低成本。
2. 灵活性和可扩展性：虚拟机可以根据需要动态分配和调整资源。当应用程序的需求发生变化时，可以根据需要增加或减少虚拟机的数量和资源配额，实现灵活的资源管理和弹性扩展。
3. 硬件无关性：虚拟机屏蔽了底层物理硬件的差异，使得应用程序可以独立于具体的硬件平台运行。这意味着应用程序可以在不同的操作系统和硬件环境中无缝迁移，提供更好的可移植性和兼容性。
4. 隔离性和安全性：虚拟机提供了隔离的运行环境，不同的应用程序或服务可以在各自独立的虚拟机中运行，互不干扰。这种隔离性可以有效防止应用程序之间的冲突或故障相互影响，提高系统的稳定性和安全性。
5. 简化管理和维护：通过虚拟化技术，可以统一管理和监控多个虚拟机，简化系统管理和维护的工作量。可以通过集中管理工具对虚拟机进行统一的配置、备份、恢复和升级，提高管理效率。
6. 开发和测试环境：虚拟机可以用于创建和管理开发和测试环境，使开发人员可以在独立的虚拟机中进行应用程序的开发、测试和调试。这种隔离的开发和测试环境可以有效地模拟真实生产环境，并提供更好的可控性和可重现性。

2、什么是 Docker？

「容器化」：容器化是软件开发的一种方法，可以将应用程序和它所依赖的组件、相关的环境变量配置文件等打包成容器，然后在不同的环境中运行。容器技术最流行的实现就是 Docker。Docker 是一种虚拟化容器技术，其设计理念是 "一次构建，到处运行"。

举个例子：这就像码头上的集装箱运载货物一样，把货物（应用程序）打包后放在一个集装箱里，假设这个货物是一箱罐头和食用所需的勺子与叉子（依赖环境），通过货轮，货物可以很方便地从一个码头（假设是 Ubuntu 环境）运送到另一个码头（假设是 Centos环境）。在运输期间，货物不会受到任何的损坏（程序文件没有丢失和损坏），所以在另一个码头卸货后，依然可以很好地食用（正常启动）。

3、Docker VS 虚拟机

与虚拟机相比，Docker 以一种轻量级的方式实现了运行空间的隔离。虚拟机拥有的好处，Docker 也都有。打个比方，「如果物理机是一栋写字楼，那么虚拟机就是写字楼当中不同的租赁单位（公司），而 Docker 就是办公室内的隔断或分区」。

从这个比喻中，可以发现 Docker 和虚拟机之间的一些区别：

• 资源占用：虚拟机是独立的单位，每个虚拟机都需要分配独立的资源，包括处理器、内存和存储空间等，就像不同单位的行政、IT 支持部门；而容器则是办公室内的隔断或分区，它们共享相同的办公室资源，包括操作系统内核和环境配置等，就像同一单位共享同一个 IT 支持部门。因此，相比于虚拟机，容器的资源占用更少，可以更高效地利用硬件资源。
• 启动时间和性能：由于每个虚拟机需要启动整个操作系统，所以虚拟机的启动时间相对较长。而容器启动速度快，通常在几秒钟内完成启动，因为它们共享主机操作系统内核，不需要启动整个操作系统。虚拟机在性能方面可能会有一定的开销，而容器的性能开销较小，更接近于直接在主机上运行应用程序。
• 隔离性：虚拟机提供了较强的隔离性，每个虚拟机都运行在独立的操作系统实例中，相互之间隔离，互不影响。而容器是在操作系统层面进行隔离的，它们共享相同的操作系统内核，但通过容器技术实现了进程级别的隔离，使得容器之间相互独立。虚拟机提供了更强的隔离性，适合于需要更高安全性和完全隔离的场景，而容器提供了较轻量级的隔离性，适合于快速启动和高密度部署的场景。
• 管理和部署：虚拟机的管理和部署相对复杂，需要涉及虚拟机的配置、网络设置等。而容器具有更简化的部署和管理方式，通过使用容器镜像和容器编排工具，可以快速构建、部署和管理容器化应用。
• 操作系统支持：容器作为一种隔断，不能基于一种内核（Linux）提供另一种内核（Windows）的虚拟化运行环境，所以，基于 Linux 的 Docker 是不支持运行 Windows 应用的（Docker 可以在 Windows 运行，Docker 利用了 Windows 操作系统中的 Hyper-V 虚拟化技术来创建一个轻量级的 Linux 虚拟机，Docker 容器在这个 Linux 虚拟机中运行）。

二、Docker 介绍

1、基本概念

1.1、镜像

Docker 会把应用程序及依赖打包进镜像（Images）里，提供了容器运行时所需的程序、库、配置文件等，同时还包含了一些为容器运行时准备的一些配置参数（如 volume 卷）。

2.1、容器

容器（Container）是镜像的可运行实例。一个 Docker 镜像可以创建多个容器，镜像和容器的关系，「就像是 JavaScript 中的类和实例的关系一样」。

我们可以使用 Docker 提供的 API 创建、启动、停止、删除容器。在默认情况下，容器与容器、容器与主机在默认情况下是隔离的，拥有自己的独立进程空间、网络配置等。

容器由其镜像以及在创建或者启动容器时提供的配置选项来定义，当容器被删除时，未对容器状态做持久化存储的更改都会消失。

3.1、仓库

镜像构建完成后，可以很容易地在当前宿主机上运行。但是，如果需要在其它服务器上使用这个镜像，就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Hub 就是这样的服务，叫作仓库（ Docker Registry ）。仓库的概念与 Git 类似，可以理解为 GitHub 这样的托管服务。

一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。

2、安装 Docker

参考官网：https://docs.docker.com/get-docker/

验证安装：

$ docker --version
1

输出所安装的 Docker 版本。

3、使用镜像

3.1、获取镜像

Docker Hub 上有大量的镜像可以用。从 Docker 镜像仓库获取镜像的命令是 docker pull：

$ docker pull [选项] [Docker Registry 地址[:端口号]/]仓库名[:标签]
1

• 拉取一个镜像，需要指定 Docker Registry 的地址和端口号，默认是 Docker Hub；
• 还需要指定仓库名和标签，仓库名和标签可以唯一确定一个镜像，仓库名则由作者名和软件名组成；
• 而标签是可以省略的，如果省略，则默认使用 latest 作为标签名。

以拉取 centos 镜像为例：

$ docker pull centos
1

因为省略作者名，则作者名为 library，表示使用 Docker 官方的镜像，所以上面的命令等同于：

$ docker pull library/centos:latest
1

3.2、运行镜像

使用 docker run 命令，可以通过镜像创建一个容器：

$ docker run -it centos /bin/bash
1

3.3、列出镜像

要想列出已经下载下来的镜像，可以使用 docker image ls 命令或者快捷命令 docker images 。

$ docker images
1

「列出部分镜像」

假设我们拉取了很多镜像，现在想列出 java 仓库中的镜像，可以使用命令：

$ docker images java
1

也可以添加标签做进一步的过滤：

$ docker images java:8
1

3.4、删除本地镜像

当本地有些镜像我们不再需要时，那我们也可以删除该镜像，以节省存储空间。不过要注意，如果有使用该镜像创建的容器未删除，则不允许删除镜像。

$ docker image rm image_name/image_id
1

image_name 表示镜像名，image_id 表示镜像 id 。

快捷命令为：

$ docker rmi image_name/image_id
1

如果想要删除全部镜像：

$ docker rmi $(docker images -q)
1

强制删除全部镜像：

$ docker rmi -f $(docker images -q)
1

4、操作容器

4.1、启动容器

启动容器有两种方式，一种是基于镜像新建一个容器并启动，另外一个是将在终止状态的容器重新启动。

「新建并启动：」

$ docker run hello-world
1

如果本地环境中没有 hello-world 镜像，会从远程仓库中拉取镜像；如果有，则使用本地的镜像。

注意：命令执行之后， hello-world 这个容器会自动停止，因为该镜像的目的就是输出一段内容就结束了，但并不是所有的容器运行之后都会停止的。如果需要容器在后台持续运行，可以加一个 -d 参数，-d 参数的作用是在后台运行容器并打印容器 ID。

重新启动停止的容器：

$ docker start CONTAINER_ID
1

4.2、查看容器

如果要查看本地的容器，可以使用 docker container ls 命令：

$ docker container ls
1

查看所有容器也有简洁的写法，如下：

$ docker ps
1

注意，上面两条命令都是列出正在运行的容器。如果想要列出所有容器（包含已停止的容器），可以使用命令：

$ docker ps --all
1

或者快捷命令：

$ docker ps -a
1

4.3、停止容器

可以使用 docker container stop 来终止一个运行中的容器。也可以使用快捷命令：

$ docker stop container_id
1

此外，docker container restart 命令会将一个运行态的容器终止，然后再重新启动它。

4.4、删除容器

我们可以使用 docker container rm 命令，或者简洁的写法 docker rm 命令来删除容器。不过不允许删除正在运行的容器，因此如果要删除的话，就必须先停止容器。

$ docker rm container_id
1

container_id 表示容器 id，可以通过 docker ps 查看容器 id 。

当我们需要批量删除所有容器，可以用下面的命令：

$ docker rm $(docker ps -aq)
1

删除所有退出的容器：

$ docker container prune
1

4.5、进入容器

$ docker exec -it container_id command
1

container_id 表示容器的 id，command 表示 linux 命令，如 /bin/bash。

下面的命令则启动一个 bash 终端，允许用户进行交互：

$ docker run -it ubuntu:18.04 /bin/bash
root@75053a970732:/#
1

其中，-t 选项让 Docker 分配一个伪终端（pseudo-tty）并绑定到容器的标准输入上， -i 则让容器的标准输入保持打开。可以合起来写成 -it 。

在交互模式下，可以通过所创建的终端来输入命令，例如：

root@75053a970732:/# ls
bin   dev  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  etc  lib   media  opt  root  sbin  sys  usr
1

三、构建镜像

1、使用 Dockerfile 定制镜像

Dockerfile 是一个 Docker 镜像的描述文件，由一行行构建镜像时所需的指令和说明构成。

下面以一个定制 nginx 镜像为例。

在一个空白目录中，建立一个文本文件，并命名为 Dockerfile：

$ mkdir mynginx
$ cd mynginx
$ touch Dockerfile
1

Dockerfile 的内容为：

FROM nginx
RUN echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html
1

FROM：定制的镜像都是基于 FROM 的镜像，这里的 nginx 就是定制需要的基础镜像，后续的操作都是基于 nginx； RUN：用于执行后面跟着的命令行命令。

1.1、build 命令

docker build 命令用于构建镜像，其格式为：

$ docker build -t [镜像的名字及标签，通常 name:tag] -f [指定要使用的 Dockerfile 路径]  [ContextPath]
1

• -t 是 --tag 的简写，用于指定镜像的名字及标签；
• -f，指定要使用的 Dockerfile 路径；
• Context（上下文）， 当我们构建镜像的时候，经常会需要将一些本地文件复制进镜像（比如通过 COPY 指令、 ADD 指令等）。而使用 docker build 命令构建镜像时，并不是在本机环境中完成的，而是在所安装的 Docker 引擎中完成的。所以这个时候，Docker 引擎无法用到我们本机的文件，就需要把我们本机的指定目录下的内容一起打包（上下文包）提供给 Docker 引擎用来构建镜像。

1.3、构建镜像并启动容器

下面使用在 Dockerfile 文件所在目录执行：

# 镜像名称为 nginx:test, 上下文为根目录
$ docker build -t nginx:test .
1

启动容器：

 $ docker run -p 8088:80 -d nginx:test
1

• -p：指定端口映射，将 nginx 默认的 80 端口映射到主机的 8088 端口；
• -d：后台运行容器，并返回容器 ID。

浏览器访问 http://localhost:8088/ 查看输入内容。

四、编排容器

前面介绍的 Dockerfile，它可以用于「构建」一个独立的镜像。而如果涉及多个容器的组合运行（如一个 web 项目，除了 web 服务容器本身，还需要加上数据库服务容器等等），就可以通过 docker-compose 来实现「编排」了。

1、使用 docker-compose

有三个步骤：

• 使用 Dokcerfile 定制所需的镜像（如果不需要定制，可不需要这一步）；
• 编写 docker-compose.yml 文件，定义构建应用程序的服务；
• 执行 docker-compose up 命令来启动并运行整个应用程序。

常用参数：

• docker-compose up -d，在后台运行；
• docker-compose ps，列出项目中所有的容器
• docker-compose stop，停止正在运行的容器，可以通过docker-compose start 再次启动
• docker-compose build，构建（重新构建）项目中的服务容器
• docker-compose down，停止和删除容器、网络、卷、镜像。

五、场景实践

1、使用 Docker 搭建 WordPress

WordPress 是一个基于 Mysql 和 PHP 的博客应用程序。使用 Docker 来搭建 WordPress，需要两个镜像：Mysql 和 WordPress。

下面使用 docker-compose 来编排这两个镜像：

version: '3.8'

services:
  db:
    image: mysql:5.7
    # 持久化数据 HOST:CONTAINER 格式
    volumes:
      - ./db_data:/var/lib/mysql
    restart: always
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: your_mysql_root_password
      MYSQL_DATABASE: your_mysql_database
      MYSQL_USER: your_mysql_user
      MYSQL_PASSWORD: your_mysql_password

  wordpress:
    image: wordpress:latest
    volumes:
      - ./wp_data:/var/www/html
    ports:
      - 8000:80
    restart: always
    depends_on:
      - db
    environment:
      WORDPRESS_DB_HOST: db
      WORDPRESS_DB_USER: your_mysql_user
      WORDPRESS_DB_PASSWORD: your_mysql_password
      WORDPRESS_DB_NAME: your_mysql_database

# 定义 Docker 卷的集合
volumes:
  db_data:
  wp_data:
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在 Docker 中，volumes（卷）是一种用于持久化存储数据的机制。它允许你在容器和宿主机之间共享和保留数据。当你在 Docker 中创建或使用一个卷时，你可以将它挂载到容器的特定路径上，使得容器内的数据可以存储在该卷中。这样做的好处是，即使容器被删除或重新创建，卷中的数据仍然保持不变，不会丢失。这对于持久化存储数据、在容器之间共享数据或与宿主机进行数据交互非常有用。

使用 docker-compose 命令启动容器：

$ docker-compose up -d
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2、Docker + Nginx 部署 React 应用

编写 Dockerfile 文件：

# node 镜像
# apline 版本的 node 镜像会小很多
FROM node:16-alpine3.16 as build-stage

# 在容器中创建目录
RUN mkdir -p /app

# 指定工作空间，后面的指令都会在当前目录下执行
WORKDIR /app

# 解释说明：
# 1、Docker 镜像是分层的。Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层，每个 RUN 都是一个指令
# 2、当 Dockerfile 的指令修改了，或者复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量变化了，对应的镜像层缓存就会失效
# 3、而某一层的镜像缓存失效之后，它之后的镜像层缓存都会失效
# 4、镜像层是不可变的，如果我们在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件(只是这个文件在 Docker 容器中不可见了)。
# 5、所以我们先拷贝 package.json，然后 RUN npm i 安装依赖，形成一个镜像层，再拷贝其他所有文件，形成一个镜像层；
    # 之后如果代码有所变动，但是 package.json 没有变动，再次执行时，就不会再安装依赖了，可以节省很多时间。
    # package.json 有变动，才会重新执行 RUN npm i 安装依赖。

# 拷贝 package.json、package-lock.json 或者 yarn.lock
COPY package.json *.lock ./

# 设置 npm 源
RUN npm config set registry https://registry.npmmirror.com

# 安装依赖
RUN npm install

# 拷贝其他所有文件到容器（除了 .dockerignore 中的目录和文件）
COPY . .

# build 项目
RUN npm run build

# nginx 镜像
FROM nginx:alpine

# 复制 build 后的文件到 nginx 的指定目录（/usr/share/nginx/html）
COPY --from=build-stage /app/build/ /usr/share/nginx/html

# 用本地的 default.conf 配置来替换 nginx 镜像里的默认配置
COPY nginx/nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf

# 暴露 80 端口
EXPOSE 80

# 运行容器时执行命令
# 容器启动时执行的那条入口命令一旦结束了，容器也会结束。所以需要将守护关闭，让 nginx 后台运行。
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
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使用 Dockerfile 构建

• 构建镜像

$ docker build -t react_nginx:1.0 .
1

• 根据镜像创建容器

$ docker run -p 3000:80 react_nginx:1.0
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也可以在 docker-compose 中使用这个 Dockerfile 文件进行构建：

version: '3'

services:
  web:
    # 指定 build 配置，使其自动构建镜像并启动容器
    build:
      context: ./
      dockerfile: ./Dockerfile
    image: react_nginx:1.0
    ports:
      - 3000:80
    container_name: react_nginx_test
1

运行：

$ docker-compose up -d --build
1

3、Docker 部署 node 服务

部署一个 node + nest.js + mysql 的应用服务，需要使用 node 和 mysql 两个基础镜像。

编写 Dockerfile：

FROM node:16-alpine3.16 as build-stage

# 指定工作空间，后面的指令都会在当前目录下执行
WORKDIR /usr/src/app

COPY package.json *.lock ./

RUN npm config set registry https://registry.npmmirror.com

RUN yarn install

COPY . /usr/src/app

RUN yarn build

EXPOSE 7001

CMD ["node", "dist/main.js"]
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使用 docker-compose 编排镜像：

version: '3.9'

services:
  database:
    platform: linux/x86_64
    image: mysql:5.7
    restart: always
    container_name: db
    ports:
      - '3306:3306'
    volumes:
      - ./data/mysql:/var/lib/mysql
      - ./doc/mysql-init/:/docker-entrypoint-initdb.d
    networks:
      - nesjs-network
    env_file:
      - .env

  server:
    image: node:current-alpine3.11
    container_name: nestjs
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - '7001:7001'
    depends_on:
      - database
    networks:
      - nesjs-network
    restart: always
    links:
      - database
    env_file:
      - .env
    volumes:
      - .:/app
      - /app/node_modules
    command: npm run start:prod

networks:
  nesjs-network:
    driver: bridge
    name: nesjs-network
1

运行：

$ docker-compose up -d --build
1

在 postman 中调试接口：

六、代码仓库

• https://github.com/vfifty/docker-frontend-demo.git

七、参考

• https://docs.docker.com/get-started/
• https://yeasy.gitbook.io/docker_practice/