Docker——Docker使用笔记

本文用于记录一些Docker使用过程中的经验，最新添加的一些部分包含 AI 辅助创作

整体说明

  • Docker 是一个开源的容器化平台，可以让开发者将应用程序及其依赖项打包到一个可移植的容器中，然后发布到任何支持 Docker 的环境中
  • Docker 的核心基本概念
    • 镜像(Image) ：包含运行应用所需的代码、库、环境变量和配置文件的模板，占用硬盘物理存储
    • 容器(Container) ：镜像的运行实例 ，可以被创建、启动、停止、删除
      • 一个镜像可以启动多个容器，启动的容器会占用内存，就像一个虚拟系统
    • 仓库(Repository) ：存储和分发 Docker 镜像的地方（如 Docker Hub）

Docker 常用命令

镜像（Image）相关 Docker 命令

  • 镜像相关 Docker 命令示例
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    # 搜索镜像
    docker search [镜像名]

    # 拉取镜像
    docker pull [镜像名]:[标签]  # 不指定标签默认latest

    # 查看本地镜像
    docker images

    # 删除镜像
    docker rmi [镜像ID或镜像名]

容器（Container）相关 Docker 命令

  • 创建和启动容器

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    # 创建并启动容器，docker run = docker create + docker start
    docker run [选项] 镜像名 [命令]

    # 示例: 创建并启动一个nginx容器
    docker run -d -p 8080:80 --name mynginx nginx
    • 常用选项包括
      • -d: 后台运行
      • -p 主机端口:容器端口：端口映射
      • -v 主机目录:容器目录： 目录挂载，可多次使用 -v 参数挂在多个目录
      • --name 容器名：指定容器名称
      • -it：组合选项，-i 保持标准输入打开，-t 分配伪终端（终端交互模式）
      • 更多详细选项见附录

  • 容器相关常用操作

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    # 查看运行中的容器
    docker ps

    # 查看所有容器(包括停止的，刚启动的也算是停止的)
    docker ps -a

    # 创建容器，参数和 docker run 几乎一致
    docker create xxx 

    # 启动/停止/重启容器
    docker start [容器ID/容器名]
    docker stop [容器ID/容器名]
    docker restart [容器ID/容器名]

    # 进入容器内部，不影响启动中的 docker 并与之交互
    docker exec -it [容器ID/容器名] /bin/bash

    # 删除容器
    docker rm [容器ID/容器名]

    # 查看容器日志
    docker logs [容器ID/容器名]

其他重要命令

  • 查看Docker系统信息

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    docker info

  • 清理无用的容器、镜像等

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    # 清空所有悬空（dangling）镜像
    docker system prune

创建自定义镜像及构建

  • 创建 Dockerfile 文件：

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    # 基础镜像
    FROM ubuntu:20.04

    # 维护者信息
    MAINTAINER Your Name <your@email.com>

    # 安装依赖
    RUN apt-get update && apt-get install -y python3

    # 复制文件到容器
    COPY ./app /app

    # 工作目录
    WORKDIR /app

    # 暴露端口
    EXPOSE 8000

    # 容器启动命令
    CMD ["python3", "app.py"]

  • 基于上述的 dockerfile 文件构建镜像：

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    # . 表示在当前目录下读取 dockerfile 文件以构建镜像
    docker build -t myapp:1.0 .
    • -t, --tag 指定标签
    • -f, --file 指定 Dockerfile 文件，默认在当前目录下搜索 Dockerfile 文件
    • 命令最后的这里的 . 表示 “当前工作目录”，即你在终端中执行 docker build 命令时所在的目录，也称为构建上下文
      • 这是指 Docker 引擎在构建镜像时可以访问的文件目录
      • 当执行 docker build 时，Docker 会将这个目录下的所有文件（除了 .dockerignore 中排除的文件）打包发送给 Docker 引擎，供 Dockerfile 中的指令（如 COPY、ADD）使用
      • 通常这个目录下包含一些配置文件或代码等必须的东西

  • 运行自定义镜像：

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    docker run -d -p 8000:8000 myapp:1.0

Docker 服务相关操作

  • 服务相关的常见操作

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    # 查看服务是否启动
    systemctl status docker

    # 启动Docker服务
    sudo systemctl start docker

    # 停止Docker服务
    sudo systemctl stop docker

    # 重启Docker服务
    sudo systemctl restart docker

    # 设置开机启动
    sudo systemctl enable docker

  • 在修改镜像源等操作后，经常还可能涉及到 docker 后台进程的重新加载，再重启 docker 服务，使得修改生效

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    sudo systemctl daemon-reload
    sudo systemctl restart docker

高阶用法：多容器 Docker Compose

  • 对于多容器应用，可以使用 Docker Compose 管理：
    • 第一步：创建 docker-compose.yml 文件
    • 第二步：使用 docker-compose 命令启动所有服务
  • 详情待补充

高阶用法：修改镜像并提交

整体说明

  • Docker 中，提交（commit） 是指将容器的当前状态保存为一个新的镜像的操作
  • 当你对一个运行中的容器做了修改（比如安装了软件、配置了环境、添加了文件等），可以通过 docker commit 命令将这些修改固化为一个新的镜像 ，以便后续可以基于这个新镜像创建出具有相同状态的容器
  • 提交操作包含如下含义：
    • 保存容器的修改：当你在容器内做了一系列配置后，不需要重新编写 Dockerfile 就能将这些修改保存为新镜像
    • 快速创建自定义镜像：对于简单的环境定制，commit 比编写 Dockerfile 更快捷
    • 临时保存工作状态：可以作为开发过程中的临时快照

docker commit 命令的基本用法

  • 用法示例：

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    # 用法模版
    docker commit [选项] 容器ID/容器名 新镜像名[:标签]

    # 提交容器时指定作者、描述信息，并添加暴露端口的指令
    docker commit -a "JoeZJH joezjh@gmail.com>" \
    			-m "download and install Node.js" \
    			-c "EXPOSE 3000" \
    			mycontainer mynodeapp:1.0

  • 可用的选项（options）主要用于设置新镜像的元数据信息，常用选项如下：

    • -a 或 --author
      • 指定新镜像的作者信息，格式通常为 姓名 <邮箱>
      • 例如：-a "JoeZJH <joezjh@gmail.com>"
    • -c 或 --change
      • 在提交时为新镜像添加 Dockerfile 指令（如 CMD、ENV、EXPOSE 等），可以多次使用该选项添加多个指令
      • 例如：-c "EXPOSE 8080" -c "CMD ['nginx']"
    • -m 或 --message
      • 为本次提交添加描述信息（类似 Git 的 commit 消息）
      • 例如：-m "添加了 Python 环境和自定义配置"
    • -p 或 --pause
      • 提交时是否暂停容器（默认值为 true，即自动暂停容器以保证数据一致性）
      • 若需在容器运行中提交，可指定 -p false，但可能导致数据不一致

完整示例

  • 第一步：先启动一个基础容器并进行修改：

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    # 启动一个ubuntu容器并进入
    docker run -it --name myubuntu ubuntu:20.04 /bin/bash

    # 在容器内安装nginx（模拟修改操作）
    apt-get update && apt-get install -y nginx

    # 退出容器
    exit

  • 第二步：将修改后的容器提交为新镜像：

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    docker commit myubuntu myubuntu-nginx:1.0

  • 第三步：查看新创建的镜像：

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    docker images
    # 会看到 myubuntu-nginx:1.0 这个新镜像

  • 基于新镜像创建容器：

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    docker run -it myubuntu-nginx:1.0 /bin/bash
    # 此时容器内已经预装了nginx

docker commit 注意事项

  • docker commit 与 Dockerfile 的区别：
    • commit 是通过容器修改生成镜像（黑箱操作，不清楚具体做了哪些修改）
    • Dockerfile 是通过明文指令构建镜像（可追溯、可重复、易维护）
    • 推荐使用 Dockerfile 而非 docker commit 来管理镜像 ，尤其是在生产环境
  • 频繁 commit 会导致镜像体积增大（因为每次提交都会增加新的层，可能会包含不必要的临时文件或缓存）
  • 可以通过 -a（作者）和 -m（提交信息）选项添加元数据： 
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    docker commit -a "Your Name" -m "Install nginx" myubuntu myubuntu-nginx:1.0

附录：docker run 选项详解

  • 注：可以通过 docker run --help 查看所有选项的完整说明

容器标识与命名

  • --name <容器名>：为容器指定一个自定义名称，而非随机生成
    • 示例：docker run --name myapp nginx
  • --hostname <主机名>：设置容器内的主机名（/etc/hostname）
    • 示例：docker run --hostname container-host nginx
  • --network-alias <别名>：为容器在网络中设置别名（便于同一网络内的容器通过别名访问）

运行模式与交互

  • -d 或 --detach：后台运行容器（守护进程模式），不占用终端
    • 示例：docker run -d nginx
  • -it：组合选项，-i 保持标准输入打开，-t 分配伪终端（终端交互模式）
    • 示例：docker run -it ubuntu /bin/bash（进入容器交互界面）
  • --rm：容器停止后自动删除（适合临时任务，避免残留容器）
    • 示例：docker run --rm -it alpine ping baidu.com

资源限制

  • --memory <内存大小> 或 -m：限制容器使用的最大内存（如 1g、512m）
    • 示例：docker run -m 1g nginx
  • --cpus <核心数>：限制容器使用的 CPU 核心数（如 0.5 表示半核，2 表示双核）
    • 示例：docker run --cpus 2 redis
  • --gpus <参数>：分配 GPU 资源（需主机支持 NVIDIA Docker）
    • 示例：docker run --gpus all nvidia/cuda:11.0-base nvidia-smi（使用所有 GPU）

IPC 进程间通信设置

  • --ipc：
    • IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）设置
    • 如 --ipc=host 表示容器将使用主机的 IPC 命名空间
    • 作用：允许容器内的进程与主机系统或其他共享相同 IPC 命名空间的容器进行通信，常用于需要共享内存的场景（如多进程训练）
  • --shm-size：
    • shm 是 /dev/shm 的缩写，即共享内存 tmpfs（临时文件系统），属于容器内进程间通信（IPC）的一部分，用于进程间快速共享数据
    • 如 --shm-size=512m 设置容器内共享内存的大小为 512MB
    • 作用：某些应用（如 PyTorch 的数据加载器 DataLoader、数据库、浏览器等）会使用 /dev/shm 作为临时缓存或共享内存区域
    • 默认大小通常为容器内存的 1/2（但不超过 64MB），如果应用需要更大的共享内存空间，需手动指定（如 --shm-size=512m）
      • 避免因默认共享内存不足导致的错误

端口映射

  • -p <主机端口>:<容器端口> 或 --publish：将容器内的端口映射到主机端口，实现外部访问
    • 格式：[主机IP:]主机端口:容器端口（主机IP可选，默认绑定所有IP）
      • 示例：
        • docker run -p 8080:80 nginx（主机8080端口映射到容器80端口）
        • docker run -p 127.0.0.1:8080:80 nginx（仅本地可访问）
  • -P 或 --publish-all：自动映射容器暴露的所有端口（随机映射到主机的高位端口）

数据持久化

  • -v <主机路径>:<容器路径> 或 --volume：挂载主机目录或数据卷到容器，实现数据持久化
    • 格式：主机路径:容器路径[:权限]（权限如 ro 表示只读）
    • 示例：
      • docker run -v /host/data:/container/data nginx（主机目录挂载）
      • docker run -v myvolume:/container/data nginx（数据卷挂载，myvolume 为卷名）
  • --mount：更灵活的挂载方式（支持更多参数，如 type=bind 绑定目录、type=volume 数据卷等）
    • 示例：docker run --mount type=bind,source=/host/data,target=/container/data nginx

环境变量与配置

  • -e <键=值> 或 --env：设置容器内的环境变量
    • 示例：docker run -e "DB_HOST=localhost" -e "DB_PORT=3306" mysql
  • --env-file <文件路径>：从文件中读取环境变量（每行一个 键=值）
    • 示例：docker run --env-file .env nginx（.env 为环境变量文件）
  • --config <文件路径>：指定容器的配置文件（较少用）

网络配置

  • --network <网络名>：指定容器加入的网络（默认使用 bridge 网络）
    • 示例：docker run --network mynet nginx（加入自定义网络 mynet）
  • --dns <DNS地址>：设置容器的 DNS 服务器
    • 示例：docker run --dns 8.8.8.8 --dns 8.8.4.4 ubuntu
  • --add-host <主机名:IP>：在容器的 /etc/hosts 中添加主机映射
    • 示例：docker run --add-host "test:192.168.1.100" ubuntu

容器生命周期与依赖

  • --restart <策略>：设置容器退出后的重启策略（常用于服务型容器）
    • 可选策略包括
      • no：不重启（默认）
      • always：总是重启
      • on-failure[:次数]：失败时重启（可指定最大次数）
      • unless-stopped：除非手动停止，否则总是重启
    • 示例：docker run --restart always nginx
  • --link <容器名:别名>：链接到另一个容器（已过时，推荐用网络替代）

其他常用选项

  • --entrypoint <命令>：覆盖容器的默认入口命令（ENTRYPOINT）
    • 示例：docker run --entrypoint /bin/bash nginx（用 bash 替代默认的 nginx 启动命令）
  • -u <用户> 或 --user：指定容器内的运行用户（避免以 root 运行）
    • 示例：docker run -u 1000:1000 ubuntu（用 UID 1000、GID 1000 的用户运行）
  • --log-driver <驱动>：设置容器日志的驱动（如 json-file、syslog 等）