Linux容器大师：Docker容器化应用部署指南

引言

在云原生时代，Docker就像一艘轻量级的"应用集装箱船"，让软件部署变得前所未有的高效！本文将带你从零开始掌握Docker的核心技术，从基础概念到生产实践，从单容器管理到多服务编排。无论你是开发还是运维，这些Docker技能都将大幅提升你的工作效率！准备好你的Linux主机，让我们一起扬帆起航，探索容器化的奥秘吧~

Docker

镜像管理

容器操作

网络存储

编排部署

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一、Docker 基础概念

1.1 核心组件

• Docker Engine：核心容器运行时
• Images：只读模板，包含应用和运行环境
• Containers：镜像的运行实例
• Dockerfile：构建镜像的指令文件
• Volumes：持久化数据存储
• Networks：容器网络通信

1.2 与传统虚拟化的区别

特性	Docker容器	传统虚拟机
虚拟化级别	操作系统级	硬件级
启动速度	秒级	分钟级
性能损耗	低(~1-5%)	高(~15-20%)
镜像大小	MB级	GB级
隔离性	进程级	完全隔离

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二、Docker 安装与配置

2.1 安装 Docker Engine

# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
sudo apt update
sudo apt install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

# RHEL/CentOS
sudo yum install -y yum-utils
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
sudo yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

2.2 非root用户权限配置

sudo groupadd docker
sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker  # 刷新组权限

2.3 配置镜像加速器（国内用户）

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

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三、Docker 基础操作

3.1 镜像管理

# 搜索镜像
docker search nginx

# 拉取镜像
docker pull nginx:1.21-alpine

# 列出镜像
docker images

# 删除镜像
docker rmi nginx:1.21-alpine

# 导出/导入镜像
docker save -o nginx.tar nginx:1.21-alpine
docker load -i nginx.tar

3.2 容器生命周期

# 运行容器
docker run -d --name my_nginx -p 8080:80 nginx:1.21-alpine

# 列出容器
docker ps           # 运行中的容器
docker ps -a        # 所有容器

# 停止/启动容器
docker stop my_nginx
docker start my_nginx

# 进入容器
docker exec -it my_nginx /bin/sh

# 删除容器
docker rm my_nginx

3.3 日志与监控

# 查看日志
docker logs my_nginx
docker logs -f my_nginx  # 实时日志

# 资源监控
docker stats
docker top my_nginx

# 检查容器详情
docker inspect my_nginx

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四、Dockerfile 最佳实践

4.1 基础 Dockerfile 示例

# 使用官方轻量级Python镜像
FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制依赖文件
COPY requirements.txt .

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

# 复制应用代码
COPY . .

# 暴露端口
EXPOSE 8000

# 定义环境变量
ENV FLASK_APP=app.py

# 运行应用
CMD ["gunicorn", "--bind", "0.0.0.0:8000", "app:app"]

4.2 多阶段构建示例

# 构建阶段
FROM golang:1.16 AS builder
WORKDIR /src
COPY . .
RUN go build -o /app

# 运行阶段
FROM alpine:latest
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app /app
CMD ["/app"]

4.3 构建优化技巧

• 使用 .dockerignore 文件减少构建上下文
• 合理安排指令顺序，利用缓存层
• 多阶段构建减小最终镜像大小
• 使用特定标签(如-alpine)而非latest

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五、数据管理与持久化

5.1 数据卷(Volumes)

# 创建管理卷
docker volume create my_volume

# 使用数据卷
docker run -d -v my_volume:/data --name vol_container nginx

# 查看卷信息
docker volume inspect my_volume

5.2 绑定挂载(Bind Mounts)

# 挂载主机目录
docker run -d -v /host/path:/container/path nginx

# 只读挂载
docker run -d -v /host/path:/container/path:ro nginx

5.3 数据备份与恢复

# 备份卷数据
docker run --rm -v my_volume:/source -v $(pwd):/backup alpine \
  tar cvf /backup/backup.tar /source

# 恢复数据到新卷
docker volume create new_volume
docker run --rm -v new_volume:/target -v $(pwd):/backup alpine \
  tar xvf /backup/backup.tar -C /target

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六、网络配置

6.1 网络模式

模式	描述
bridge	默认桥接网络(隔离)
host	共享主机网络栈
none	无网络
overlay	多主机容器网络(Swarm)

6.2 自定义网络

# 创建网络
docker network create my_network

# 使用自定义网络
docker run -d --net=my_network --name container1 nginx
docker run -d --net=my_network --name container2 nginx

# 容器间通信
docker exec -it container1 ping container2

6.3 端口映射

# 随机主机端口
docker run -d -p 80 nginx

# 指定主机端口
docker run -d -p 8080:80 nginx

# 查看端口映射
docker port my_nginx

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七、Docker Compose 编排

7.1 基本 compose 文件

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx:1.21-alpine
    ports:
      - "8080:80"
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html
    networks:
      - mynet

  db:
    image: postgres:13
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - mynet

volumes:
  db_data:

networks:
  mynet:

7.2 常用命令

# 启动服务
docker-compose up -d

# 查看服务状态
docker-compose ps

# 停止服务
docker-compose down

# 查看日志
docker-compose logs -f

# 重建服务
docker-compose up -d --build

7.3 生产环境配置

# docker-compose.prod.yml
version: '3.8'

services:
  web:
    deploy:
      replicas: 3
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 512M
      restart_policy:
        condition: on-failure
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost"]
      interval: 30s
      timeout: 10s
      retries: 3

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八、安全最佳实践

8.1 容器安全原则

• 使用非root用户运行容器

  RUN groupadd -r appuser && useradd -r -g appuser appuser
  USER appuser
  

• 定期更新基础镜像
• 限制容器资源

  docker run -d --memory=512m --cpus=1.5 nginx
  

• 扫描镜像漏洞

  docker scan nginx:1.21-alpine
  

8.2 安全配置

# 禁止特权模式
docker run --privileged=false ...

# 只读文件系统
docker run --read-only ...

# 限制内核能力
docker run --cap-drop=ALL --cap-add=NET_BIND_SERVICE nginx

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九、CI/CD 集成

9.1 GitHub Actions 示例

name: Docker Build and Push

on:
  push:
    branches: [ main ]

jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
    - uses: actions/checkout@v2
    
    - name: Login to Docker Hub
      uses: docker/login-action@v1
      with:
        username: ${{ secrets.DOCKER_HUB_USERNAME }}
        password: ${{ secrets.DOCKER_HUB_TOKEN }}
    
    - name: Build and push
      uses: docker/build-push-action@v2
      with:
        context: .
        push: true
        tags: username/myapp:latest

9.2 多环境部署

# 使用不同compose文件
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up -d

# 环境变量配置
services:
  db:
    environment:
      - POSTGRES_USER=${DB_USER}
      - POSTGRES_PASSWORD=${DB_PASSWORD}

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十、监控与日志管理

10.1 监控工具

# cAdvisor
docker run -d \
  --volume=/:/rootfs:ro \
  --volume=/var/run:/var/run:ro \
  --volume=/sys:/sys:ro \
  --volume=/var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro \
  --publish=8080:8080 \
  --name=cadvisor \
  google/cadvisor:latest

# Prometheus + Grafana
docker-compose -f https://docs.docker.com/compose/monitoring.yml up -d

10.2 集中式日志

# ELK Stack集成
version: '3'

services:
  web:
    image: nginx
    logging:
      driver: "syslog"
      options:
        syslog-address: "tcp://logstash:5000"
        tag: "nginx"
  
  logstash:
    image: docker.elastic.co/logstash/logstash:7.14.0
    ports:
      - "5000:5000"
    volumes:
      - ./logstash.conf:/usr/share/logstash/pipeline/logstash.conf

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总结

通过本文的系统学习，我们已经掌握了Docker的核心技能：

1. 容器基础：镜像/容器/仓库的完整理解
2. 生产实践：从开发到部署的全流程 ️
3. 编排管理：单机到多服务的扩展
4. 安全运维：监控与加固的最佳实践

容器化黄金法则：

• 不可变基础设施：容器即临时，数据外持久化
• 最小化镜像：只包含必要组件 ️
• 声明式配置：版本控制所有定义文件

记住：容器化不是终点，而是云原生的起点！ 现在就去Dockerize你的应用吧！✨

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PS：如果你在学习过程中遇到问题，别慌！欢迎在评论区留言，我会尽力帮你解决！