Docker 学习笔记

一、Docker 基础概念

1.1 什么是 Docker

Docker 是一款开源的容器化部署工具，基于 Go 语言开发，能够将应用程序及其依赖、运行环境、配置文件统一打包为镜像，实现一次构建、随处运行。

其核心解决了传统部署的痛点：环境不一致、依赖冲突、部署繁琐、资源占用高、迁移困难等问题，广泛应用于开发、测试、生产全流程。

1.2 核心优势

  • 轻量高效：容器共享宿主机内核，无需完整操作系统，资源占用远低于虚拟机，启动速度秒级响应

  • 环境一致：打包完整运行环境，彻底解决“本地能跑、服务器报错”的环境差异问题

  • 便携可移植：镜像可跨系统、跨服务器迁移，部署流程标准化、自动化

  • 隔离性强：容器之间资源、进程、网络相互隔离，互不干扰

  • 弹性扩展：配合 Compose、K8s 可快速实现服务扩容、缩容与集群部署

1.3 核心四大组件

  • Docker 引擎（Docker Engine）：核心服务，包含守护进程、API、命令行工具，是 Docker 运行的基础

  • 镜像（Image）：只读的应用模板，包含应用、依赖、环境、配置，是创建容器的模板，不可修改

  • 容器（Container）：镜像运行后的实例，可读写、可启停、可删除，是独立的运行环境

  • 仓库（Registry）：存放镜像的远程仓库，用于镜像的上传、下载、共享，官方仓库为 Docker Hub

1.4 容器 vs 虚拟机（核心区别）

对比维度 Docker 容器 虚拟机
系统层级 共享宿主机内核，仅隔离应用层 独立完整操作系统，包含独立内核
资源占用 极低，MB 级资源占用 极高，GB 级资源占用
启动速度 秒级启动 分钟级启动
隔离性 进程、网络、文件系统隔离，内核共享 完全硬件级隔离，安全性更高
部署复杂度 简单、轻量化、自动化程度高 繁琐、配置复杂、占用资源多

二、Docker 常用命令

所有 Docker 命令均基于 docker 核心指令，分为环境信息、镜像操作、容器操作三大类，以下为高频实用命令。

2.1 环境信息命令

  • docker \-\-version：查看 Docker 版本信息

  • docker info：查看 Docker 系统详细信息、容器/镜像数量、仓库配置

  • docker login：登录 Docker 仓库（默认 Docker Hub）

  • docker logout：退出仓库登录

2.2 镜像操作命令（核心）

  • docker images：查看本地所有镜像（\-a 查看全部镜像，含虚悬镜像）

  • docker search 镜像名：从仓库搜索镜像（例：docker search nginx）

  • docker pull 镜像名:版本：下载镜像（不加版本默认 latest 最新版）

  • docker rmi 镜像ID/镜像名：删除本地镜像（需先删除对应容器）

  • docker build \-t 镜像名:版本 \.：根据 Dockerfile 构建镜像（末尾 . 为当前目录）

  • docker tag 原镜像:版本 新镜像:版本：给镜像打标签，用于仓库推送

  • docker save \-o 文件名\.tar 镜像名:版本：导出镜像为本地压缩包

  • docker load \-i 文件名\.tar：导入本地镜像压缩包

2.3 容器操作命令（高频）

  • docker ps：查看正在运行的容器（\-a 查看所有容器，含已停止）

  • docker run \[参数\] 镜像名:版本：创建并启动容器（最核心命令）

  • docker start 容器ID/容器名：启动已停止的容器

  • docker stop 容器ID/容器名：优雅停止容器（等待进程结束）

  • docker kill 容器ID/容器名：强制杀死容器进程

  • docker restart 容器ID/容器名：重启容器

  • docker rm 容器ID/容器名：删除容器（\-f 强制删除运行中容器）

  • docker exec \-it 容器ID 命令：进入运行中容器终端（例：docker exec \-it nginx /bin/bash）

  • docker logs 容器ID：查看容器日志（\-f 实时查看日志）

  • docker cp 本地路径 容器ID:容器路径：本地文件拷贝到容器

  • docker cp 容器ID:容器路径 本地路径：容器文件拷贝到本地

2.4 docker run 常用核心参数

  • \-d：后台守护进程运行容器

  • \-it：交互式终端运行，进入容器内部

  • \-\-name 容器名：自定义容器名称

  • \-p 宿主机端口:容器端口：端口映射（外部访问容器核心）

  • \-v 宿主机目录:容器目录：数据卷挂载，持久化数据

  • \-\-restart=always：容器退出后自动重启，开机自启

  • \-\-network=网络名：指定容器所属网络

三、Docker 存储

Docker 容器默认数据存储在容器内部，容器删除后数据会丢失，因此需要数据持久化方案，核心分为三种存储方式。

3.1 存储分类

3.1.1 绑定挂载（Bind Mount）

直接将宿主机指定目录/文件挂载到容器内目录，双向同步数据，适用于开发调试场景。

特点：

  • 目录完全依赖宿主机路径，灵活性高

  • 宿主机修改文件，容器实时生效，反之亦然

  • 移植性差，更换服务器需重新配置路径

使用示例：

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docker run -d -v /home/test:/usr/share/nginx/html --name nginx nginx

3.1.2 数据卷（Volume）—— 官方推荐

Docker 统一管理的专属存储目录，存放在 Docker 工作目录中，独立于宿主机文件系统，是生产环境首选持久化方案。

特点：

  • 完全由 Docker 管理，无需手动维护宿主机路径

  • 独立于容器，容器删除后数据卷保留，可复用

  • 支持多容器共享数据卷，移植性、安全性更强

常用数据卷命令：

  • docker volume ls：查看所有数据卷

  • docker volume create 卷名：创建自定义数据卷

  • docker volume inspect 卷名：查看数据卷详细存储路径

  • docker volume rm 卷名：删除指定数据卷

  • docker volume prune：清理无用悬空数据卷

使用示例：

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docker run -d -v nginx-data:/usr/share/nginx/html --name nginx nginx

3.1.3 临时文件系统（tmpfs）

数据存储在宿主机内存中，仅临时使用，容器停止后数据立即清空，适用于临时缓存、敏感临时数据场景。

3.2 三种存储方式对比

存储方式 持久化 移植性 适用场景
绑定挂载 支持 差 本地开发、代码热更新调试
数据卷 支持 优 生产环境、数据持久化、多容器共享数据
tmpfs 临时存储 不支持 一般 临时缓存、敏感临时数据存储

四、Dockerfile

Dockerfile 是镜像构建脚本，由一系列指令组成，用于自动化、标准化构建自定义镜像，替代手动打包镜像的繁琐操作，是容器化项目的核心文件。

4.1 Dockerfile 核心特性

  • 指令自上而下顺序执行，每条指令生成一层镜像层

  • 支持镜像层缓存，重复构建时跳过未修改指令，提升构建速度

  • 所有指令均为只读，构建完成后生成固定镜像

4.2 常用核心指令（最全）

  • FROM：基础镜像，必须是文件第一条指令，指定当前镜像基于哪个镜像构建
    示例：FROM centos:7、FROM java:8

  • MAINTAINER：镜像作者信息（姓名、邮箱），可选指令
    示例：MAINTAINER test test@163\.com

  • WORKDIR：设置容器工作目录，进入容器默认跳转该目录，目录不存在自动创建
    示例：WORKDIR /usr/local/project

  • COPY：将本地文件/目录拷贝到容器内，仅支持本地资源
    示例：COPY \./app\.jar /usr/local/app\.jar

  • ADD：高级拷贝，支持本地文件、远程URL文件、自动解压压缩包
    示例：ADD \./test\.tar\.gz /usr/local/

  • RUN：构建镜像时执行的命令，用于安装依赖、配置环境
    示例：RUN yum install \-y nginx

  • EXPOSE：声明容器对外暴露的端口，仅为标识，不主动开放端口
    示例：EXPOSE 8080

  • ENV：设置容器环境变量，全局生效
    示例：ENV SPRING\_PROFILES\_ACTIVE prod

  • CMD：容器启动后默认执行的命令，仅最后一条生效，可被 run 命令覆盖
    示例：CMD \[\&\#34;java\&\#34;,\&\#34;\-jar\&\#34;,\&\#34;app\.jar\&\#34;\]

  • ENTRYPOINT：容器入口命令，优先级高于 CMD，不会被 run 覆盖，用于固定启动指令

  • VOLUME：声明容器数据卷，用于数据持久化

4.3 CMD 与 ENTRYPOINT 核心区别

  • CMD：容器启动默认命令，执行 docker run 时可直接替换，多条仅最后一条生效

  • ENTRYPOINT：固定容器启动入口，run 指令无法覆盖，可配合 CMD 实现参数传递

4.4 完整 Dockerfile 示例（Java 项目）

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# 基础镜像：jdk8
FROM java:8
# 作者信息
MAINTAINER docker-test 123@qq.com
# 工作目录
WORKDIR /usr/local/app
# 拷贝项目jar包到容器
COPY ./demo.jar app.jar
# 暴露端口
EXPOSE 8080
# 容器启动命令
CMD ["java","-jar","app.jar"]

4.5 镜像构建命令

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# 构建镜像 -t 指定镜像名和版本 . 代表当前目录读取Dockerfile
docker build -t demo-app:1.0 .

五、Docker 仓库

Docker 仓库是存储、分发 Docker 镜像的服务，用于镜像的共享、版本管理，分为公共仓库和私有仓库。

5.1 仓库分类

5.1.1 公共仓库（Docker Hub）

Docker 官方公共仓库，免费提供大量开源镜像（Nginx、MySQL、Java、Redis 等），是最常用的镜像来源。

核心操作：

  • 搜索镜像：docker search 镜像名

  • 下载镜像：docker pull 镜像名:版本

  • 上传镜像：需先登录账号、给镜像打标签，再推送

5.1.2 私有仓库

企业内部搭建的私有镜像仓库，用于存储项目自定义镜像，保证数据安全、内网快速部署，常见方案：Docker Registry、Harbor。

5.2 镜像上传完整流程（Docker Hub）

  1. 登录仓库：docker login（输入账号密码）

  2. 给本地镜像打标签（规范：用户名/镜像名:版本）：docker tag demo\-app:1\.0 用户名/demo\-app:1\.0

  3. 推送镜像到仓库：docker push 用户名/demo\-app:1\.0

  4. 退出登录：docker logout

5.3 私有仓库 Registry 搭建（简易版）

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# 启动私有仓库容器
docker run -d -p 5000:5000 --name registry registry
# 测试私有仓库镜像推送
docker tag 本地镜像:版本 127.0.0.1:5000/镜像名:版本
docker push 127.0.0.1:5000/镜像名:版本

六、Docker 网络

Docker 网络用于实现容器与容器、容器与宿主机、容器与外网的通信，Docker 内置多种网络模式，适配不同业务场景。

6.1 查看网络基础命令

  • docker network ls：查看所有 Docker 网络

  • docker network inspect 网络名：查看网络详细信息、接入容器

  • docker network create 网络名：创建自定义网络

  • docker network rm 网络名：删除自定义网络

6.2 四大核心网络模式

6.2.1 bridge 桥接模式（默认模式）

Docker 默认网络模式，所有容器默认接入 bridge 网桥。

特点：

  • 同一网桥下容器可通过 IP 相互通信

  • 容器独立 IP，与宿主机网段隔离

  • 支持端口映射，外网可访问容器服务

  • 不同网桥下容器默认无法互通

6.2.2 host 主机模式

容器直接复用宿主机网络，无独立 IP，端口、网络完全与宿主机共享。

特点：

  • 网络性能最高，无网络隔离开销

  • 无需端口映射，宿主机端口直接对应容器端口

  • 隔离性差，容器占用宿主机端口，易冲突

使用方式：docker run \-\-network=host 镜像名

6.2.3 none 无网络模式

关闭容器所有网络功能，容器无网卡、无 IP，完全隔离网络，适用于纯本地离线任务，安全性极高。

6.2.4 自定义 bridge 网络（生产推荐）

用户手动创建的桥接网络，相较于默认 bridge 网络，新增域名解析功能。

核心优势：同一自定义网络下，容器可直接通过容器名相互访问，无需记住 IP，适配微服务通信场景。

使用示例：

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# 创建自定义网络
docker network create my-net
# 启动容器并加入自定义网络
docker run -d --name nginx --network=my-net nginx
docker run -d --name mysql --network=my-net mysql

6.3 网络通信总结

  • 同默认 bridge 网络：容器 IP 互通，容器名不通

  • 同自定义 bridge 网络：IP、容器名均可互通（核心优势）

  • host 网络：容器与宿主机完全互通

  • none 网络：完全断网隔离

七、Docker Compose

Docker Compose 是 Docker 多容器编排工具，用于解决多服务项目（如前端+后端+数据库+缓存）批量部署、启停、管理的问题，实现一键启动、一键停止整套服务。

7.1 核心作用

  • 统一管理多个关联容器，无需逐个启动、配置容器

  • 通过 YAML 文件标准化定义所有服务的端口、挂载、网络、依赖

  • 支持服务依赖排序启动，解决启动顺序冲突（先数据库、后后端服务）

7.2 核心概念

  • 服务（service）：单个容器对应的应用服务（如 mysql、nginx、java 服务）

  • 项目（project）：由多个服务组成的整套项目，默认以当前目录名为项目名

7.3 docker-compose.yml 核心语法

默认配置文件名必须为 docker\-compose\.yml，YAML 语法严格缩进（2个空格）。

  • version：Compose 版本声明

  • services：定义所有服务（核心模块）

  • image：服务依赖的镜像

  • build：指定 Dockerfile 路径，自动构建镜像

  • ports：端口映射（宿主机:容器）

  • volumes：数据卷挂载

  • networks：指定服务所属网络

  • depends\_on：服务依赖，指定启动顺序

  • environment：环境变量配置

  • restart：重启策略

7.4 完整 Compose 示例（Java+MySQL+Nginx）

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version: '3.8'
# 定义服务
services:
  # mysql服务
  mysql:
    image: mysql:5.7
    container_name: mysql
    ports:
      - "3306:3306"
    volumes:
      - mysql-data:/var/lib/mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123456
    restart: always
    networks:
      - app-net

  # java后端服务
  app:
    build: ./
    container_name: app-service
    ports:
      - "8080:8080"
    depends_on:
      - mysql
    restart: always
    networks:
      - app-net

  # nginx前端服务
  nginx:
    image: nginx:latest
    container_name: nginx-web
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./nginx/html:/usr/share/nginx/html
    restart: always
    networks:
      - app-net

# 定义数据卷
volumes:
  mysql-data:

# 定义自定义网络
networks:
  app-net:
    driver: bridge

7.5 Compose 常用核心命令

所有命令需在 docker\-compose\.yml 所在目录执行

  • docker\-compose up \-d：后台启动所有服务（首次自动创建容器、网络、数据卷）

  • docker\-compose down：停止并删除所有服务容器、网络（保留数据卷）

  • docker\-compose ps：查看当前项目所有服务状态

  • docker\-compose logs \-f：实时查看所有服务日志

  • docker\-compose restart：重启所有服务

  • docker\-compose build：重新构建自定义镜像

  • docker\-compose start/stop：启动/停止服务（不删除容器）

7.6 核心注意事项

  • depends\_on 仅控制启动顺序，不等待依赖服务完全就绪（如MySQL启动未初始化完成），需项目自身做重试兼容

  • 修改 yml 配置文件后，需重新执行 docker\-compose up \-d 生效

  • 生产环境优先使用自定义网络，保证服务间稳定通信

八、Docker 生产最佳实践 & 优化技巧

8.1 镜像优化原则（减小镜像体积、提升安全性）

镜像体积越小，部署速度越快、漏洞风险越低，生产环境必须遵循轻量化构建原则。

  • 选用极简基础镜像：优先使用 alpine、slim 轻量化镜像，替代完整版系统镜像，体积可缩减80%以上，例如 nginx:alpine、java:8\-alpine。

  • 合并 RUN 指令：多条安装、配置命令合并为一个 RUN，减少镜像分层，避免冗余层堆积。

  • 清理构建缓存：安装依赖后立即清理 yum/apt 缓存、临时文件，防止缓存打包进镜像。

  • 禁止打包敏感文件：通过 \.dockerignore 忽略配置密钥、日志、本地缓存、Git文件等无关内容。

  • 分层构建（多阶段构建）：分离构建环境和运行环境，仅打包运行所需文件，彻底剥离编译工具、依赖缓存。

8.2 .dockerignore 文件配置（必备）

作用：构建镜像时忽略指定文件/目录，减小镜像体积、规避敏感信息泄露，放置在 Dockerfile 同级目录。

通用完整配置：

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# 忽略Git文件
.git
.gitignore

# 忽略日志、临时文件
*.log
tmp/
temp/

# 忽略依赖缓存
node_modules/
maven/repository/

# 忽略本地配置、密钥
.env
*.properties
*.yml.local

# 忽略IDE配置
.idea/
.vscode/
*.iml

# 忽略系统文件
.DS_Store

8.3 多阶段构建实战（Java项目极简示例）

解决传统构建镜像体积过大问题，第一阶段编译打包，第二阶段仅保留运行环境，镜像体积大幅压缩。

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# 第一阶段：构建阶段（maven镜像用于编译打包）
FROM maven:3.8-openjdk-8 AS build
WORKDIR /build
COPY ./pom.xml .
COPY ./src ./src
# 编译打包，跳过测试
RUN mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

# 第二阶段：运行阶段（仅保留jre运行环境）
FROM java:8-alpine
WORKDIR /app
# 从构建阶段拷贝打包好的jar包
COPY --from=build /build/target/*.jar app.jar
EXPOSE 8080
CMD ["java","-jar","app.jar"]

8.4 容器生产运行规范

  • 禁止使用 root 运行容器：自定义普通用户启动服务，降低容器提权风险，提升安全性。

  • 限制容器资源：启动容器配置 CPU、内存限制，防止单容器抢占宿主机全部资源。
    示例：docker run \-\-memory=512m \-\-cpus=0\.5 镜像名

  • 统一重启策略：生产服务统一配置 \-\-restart=always，保证服务异常退出后自动恢复。

  • 禁止裸端口运行：所有服务通过端口映射对外暴露，不使用 host 网络（特殊业务除外），保障网络隔离性。

  • 数据全部持久化：数据库、缓存、业务数据必须挂载数据卷，严禁数据存于容器内部。

九、Docker 常见报错与解决方案（实战避坑）

9.1 镜像/容器常见问题

  • 问题1：镜像删除失败，提示容器占用
    原因：该镜像存在已停止/运行中的容器
    解决：先删除对应容器 docker rm \-f 容器ID，再删除镜像 docker rmi 镜像ID

  • 问题2：虚悬镜像（<none>:<none>）占用空间
    解决：一键清理无用镜像、网络、数据卷 docker system prune \-a

  • 问题3：docker run 端口占用报错
    原因：宿主机端口已被其他程序/容器占用
    解决：更换映射端口，或停止占用端口的容器/服务

9.2 Dockerfile 构建报错

  • 问题1：构建提示 context 过大
    原因：构建目录包含大量无关文件，未配置 .dockerignore
    解决：添加 .dockerignore 文件，忽略无用目录和文件

  • 问题2：CMD/ENTRYPOINT 启动容器立即退出
    原因：容器前台进程执行完毕，无常驻进程
    解决：确保启动命令为前台常驻进程，避免执行完立即结束

9.3 网络通信报错

  • 问题1：同容器无法通过容器名通信
    原因：使用默认 bridge 网络，无域名解析功能
    解决：将容器加入自定义 bridge 网络

  • 问题2：容器无法访问外网
    原因：DNS配置异常、网桥故障
    解决：重启Docker服务 systemctl restart docker，或手动配置容器DNS