Docker 从入门到项目部署教学文档-EW帮帮网

一、引言

在当今的软件开发与运维领域，快速、高效地部署和管理应用是至关重要的。Docker 作为一款强大的容器化技术工具，能够帮助开发者和运维人员轻松构建、运行和管理应用，极大地提高工作效率。本教学文档将深入介绍 Docker 的相关知识，涵盖从基础概念到项目部署的全流程，助力读者快速掌握 Docker 技术并应用于实际工作中。

二、Docker 基础概念

（一）镜像（Image）

定义：将应用所需的函数库、依赖、配置等与应用一起打包得到的文件包。镜像包含了应用运行所需要的完整环境，包括操作系统、系统函数库、应用程序及其配置等，它是创建容器的基础。
命名规范：镜像名称一般由两部分组成：[repository]:[tag]。其中repository是镜像名，tag是镜像的版本。若未指定tag，默认是latest，代表最新版本的镜像，例如mysql:5.7，mysql是repository，5.7是tag。

（二）容器（Container）

定义：为每个镜像的应用进程创建的隔离运行环境。容器基于镜像创建，是镜像的运行实例，多个容器可以共享同一个镜像。容器之间相互隔离，拥有独立的文件系统、网络环境和进程空间，保证了应用运行的独立性和安全性。
与镜像的关系：镜像是静态的文件包，用于创建容器；容器是镜像的动态运行实例，通过运行镜像来启动容器，容器中的应用在隔离环境中运行，与宿主机和其他容器相互隔离。

（三）镜像仓库（Registry）

定义：存储和管理镜像的服务平台。它提供了镜像的存储、分发和共享功能，方便用户获取和使用各种镜像。
Docker Hub：目前最大的公共镜像仓库，包含了各种常见的应用镜像，如mysql、nginx、java等。用户可以在 Docker Hub 上搜索、下载和上传镜像，也可以基于官方镜像进行定制和扩展。

三、部署 MySQL

（一）传统方式安装 MySQL 的痛点

在传统的 Linux 系统中安装 MySQL，需要执行一系列复杂的操作，包括卸载系统自带的 MySQL 相关组件（如mariadb-libs）、下载 MySQL 安装包（从官网选择合适的版本和操作系统类型）、解压缩安装包、安装依赖包（如net-tools、openssl-devel等）、安装 MySQL 服务等。这个过程涉及众多命令，安装包的下载和依赖处理也较为繁琐，容易出错，且安装过程耗时较长。

（二）使用 Docker 部署 MySQL

前提条件：确保虚拟机已经安装 Docker，且网络连接正常。
部署命令：

docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \ 
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  mysql

命令解读：
- docker run：创建并运行一个容器。
- -d：让容器在后台运行，不占用当前终端的输入输出，用户可以继续在终端执行其他命令。
- --name mysql：给容器起名为mysql，容器名在当前 Docker 环境中必须唯一，方便后续对该容器进行管理和操作。
- -p 3306:3306：设置端口映射，将宿主机的 3306 端口映射到容器内的 3306 端口。这样，外部应用就可以通过宿主机的 3306 端口访问容器内的 MySQL 服务。
- -e TZ=Asia/Shanghai：设置容器内的时区为上海时区，确保时间相关的操作和应用逻辑正常运行。
- -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123：设置 MySQL 的 root 用户密码为123，用于登录 MySQL 数据库。
- mysql：指定运行的镜像名称，这里使用的是 Docker Hub 上的官方mysql镜像，若本地没有该镜像，Docker 会自动从 Docker Hub 下载。

四、Docker 常见命令

（一）镜像操作命令

docker pull：从镜像仓库拉取镜像到本地。例如，拉取nginx镜像：docker pull nginx。
docker push：将本地镜像推送到镜像仓库，需要先登录到镜像仓库。
docker images：查看本地已有的镜像列表，显示镜像的名称、标签、镜像 ID、创建时间和大小等信息。
docker rmi：删除本地指定的镜像，例如docker rmi nginx:latest删除本地的nginx:latest镜像。

（二）容器操作命令

docker run：创建并运行容器，前面部署 MySQL 时已详细介绍。
docker stop：停止运行中的容器，例如docker stop mysql停止名为mysql的容器。
docker start：启动已停止的容器，docker start mysql启动名为mysql的容器。
docker ps：查看当前正在运行的容器列表，显示容器的 ID、名称、运行状态、创建时间、端口映射等信息。加上-a参数可以查看所有容器（包括已停止的容器）。
docker rm：删除指定的容器，容器必须是停止状态才能删除，例如docker rm mysql删除名为mysql的容器。
docker logs：查看容器的日志输出，帮助调试和监控容器内应用的运行情况，如docker logs mysql查看mysql容器的日志。
docker exec：在运行中的容器内执行命令，例如docker exec -it mysql bash在mysql容器内执行bash命令，进入容器的命令行界面，-it参数用于保持标准输入输出的交互性。

（三）数据卷操作命令

docker volume create：创建数据卷，例如docker volume create my_volume创建名为my_volume的数据卷。
docker volume ls：查看所有数据卷，显示数据卷的名称、驱动等信息。
docker volume rm：删除指定的数据卷，docker volume rm my_volume删除名为my_volume的数据卷。
docker volume inspect：查看某个数据卷的详细信息，包括数据卷的挂载点、驱动选项等。
docker volume prune：清除未使用的数据卷，释放磁盘空间。

（四）网络操作命令

docker network create：创建一个自定义网络，如docker network create my_network创建名为my_network的网络。
docker network ls：查看所有网络，包括默认的bridge网络和自定义网络。
docker network rm：删除指定的网络，docker network rm my_network删除名为my_network的网络。
docker network prune：清除未使用的网络。
docker network connect：使指定容器连接加入某网络，docker network connect my_network mysql将mysql容器连接到my_network网络。
docker network disconnect：使指定容器连接离开某网络。
docker network inspect：查看网络的详细信息，包括网络的子网、网关、连接的容器等。

五、数据卷（Volume）

（一）数据卷的概念

数据卷是一个虚拟目录，它是容器内目录与宿主机目录之间映射的桥梁。通过数据卷，可以方便地在宿主机和容器之间共享数据，实现对容器内文件的操作和数据的持久化存储，即使容器被删除，数据卷中的数据依然存在。

（二）数据卷的使用场景

容器内文件操作：在容器运行过程中，需要修改容器内的配置文件或数据文件时，可以通过数据卷将宿主机的目录挂载到容器内，直接在宿主机上进行修改，容器内的文件也会同步更新。
数据持久化：对于一些有数据存储需求的应用，如数据库，将数据目录挂载到数据卷上，保证数据不会因为容器的重启或删除而丢失。

（三）挂载数据卷的方法

在执行docker run命令时，使用-v参数进行数据卷挂载，格式为-v 数据卷名:容器内目录或-v 本地目录:容器内目录。当创建容器时，如果挂载的数据卷不存在，Docker 会自动创建数据卷。例如，将宿主机的/root/mysql/data目录挂载到mysql容器内的/var/lib/mysql目录：

docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  -v /root/mysql/data:/var/lib/mysql \
  mysql

（四）案例 - 利用 Nginx 容器部署静态资源

需求：创建 Nginx 容器，修改容器内html目录下的index.html文件内容，并将静态资源部署到 Nginx 的html目录。
步骤：
- 创建数据卷：docker volume create nginx_volume。
- 创建 Nginx 容器并挂载数据卷：

docker run -d \
  --name nginx \
  -p 80:80 \
  -v nginx_volume:/usr/share/nginx/html \
  nginx

在宿主机上找到数据卷对应的目录（可通过docker volume inspect nginx_volume查看挂载点），在该目录下创建或修改index.html文件，容器内的/usr/share/nginx/html/index.html文件会同步更新。
将静态资源拷贝到数据卷对应的目录，即可完成静态资源的部署。

（五）案例 - mysql 容器的数据挂载

需求：基于宿主机目录实现 MySQL 数据目录、配置文件、初始化脚本的挂载。
步骤：
- 挂载数据目录：-v /root/mysql/data:/var/lib/mysql，将宿主机的/root/mysql/data目录挂载到容器内的/var/lib/mysql目录，用于存储 MySQL 的数据文件。
- 挂载配置文件目录：-v /root/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d，将宿主机的/root/mysql/conf目录挂载到容器内的/etc/mysql/conf.d目录，用于存放 MySQL 的配置文件。
- 挂载初始化脚本目录：-v /root/mysql/init:/docker-entrypoint-initdb.d，将宿主机的/root/mysql/init目录挂载到容器内的/docker-entrypoint-initdb.d目录，并在该目录下放置初始化 SQL 脚本，容器启动时会自动执行这些脚本。
  完整的docker run命令如下：

docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  -v /root/mysql/data:/var/lib/mysql \
  -v /root/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d \
  -v /root/mysql/init:/docker-entrypoint-initdb.d \
  mysql

六、自定义镜像

（一）自定义镜像的概念

自定义镜像就是根据用户的需求，将应用程序、程序运行的系统函数库、运行配置等文件打包成一个镜像。通过自定义镜像，可以将应用及其运行环境封装在一起，方便在不同的环境中部署和运行。

（二）构建自定义镜像的步骤

以部署 Java 应用为例：

准备 Linux 运行环境：可以选择基于ubuntu、centos等基础镜像来构建。
安装 JRE 并配置环境变量：在选择的基础镜像中安装 Java 运行时环境（JRE），并配置JAVA_HOME等环境变量，确保 Java 应用能够正常运行。
拷贝 Jar 包：将开发好的 Java 应用的 Jar 包拷贝到镜像中的指定目录。
编写运行脚本：编写一个启动脚本，用于在容器启动时运行 Java 应用，例如java -jar xx.jar。

（三）Dockerfile 的使用

Dockerfile 的概念：Dockerfile 是一个文本文件，其中包含一个个的指令（Instruction），用指令来说明要执行什么操作来构建镜像。Docker 可以根据 Dockerfile 自动构建镜像。
常见指令：
- FROM：指定基础镜像，例如FROM centos:6以centos:6为基础镜像构建新镜像。
- ENV：设置环境变量，可在后面指令使用，如ENV JAVA_DIR=/usr/local设置 Java 的安装目录环境变量。
- COPY：拷贝本地文件到镜像的指定目录，COPY ./jre11.tar.gz /tmp将本地的jre11.tar.gz文件拷贝到镜像的/tmp目录。
- RUN：执行 Linux 的 shell 命令，一般用于安装过程的命令，如RUN tar -zxvf /tmp/jre11.tar.gz && EXPORTS path=/tmp/jre11:$path解压 JRE 安装包并配置环境变量。
- EXPOSE：指定容器运行时监听的端口，是给镜像使用者看的，EXPOSE 8080表示容器内的应用监听 8080 端口。
- ENTRYPOINT：镜像中应用的启动命令，容器运行时调用，ENTRYPOINT java -jar xx.jar设置 Java 应用的启动命令。

（四）案例 - 构建 Java 镜像

基于 Ubuntu 基础镜像构建 Java 镜像：

# 指定基础镜像
FROM ubuntu:16.04
# 配置环境变量，JDK的安装目录、容器内时区
ENV JAVA_DIR=/usr/local
# 拷贝jdk和java项目的包
COPY ./jdk8.tar.gz $JAVA_DIR/
COPY ./docker-demo.jar /tmp/app.jar
# 安装JDK
RUN cd $JAVA_DIR \
  && tar -xf ./jdk8.tar.gz \
  && mv ./jdk1.8.0_144 ./java8
# 配置环境变量
ENV JAVA_HOME=$JAVA_DIR/java8
ENV PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
# 入口，java项目的启动命令
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]

基于 JDK 基础镜像构建 Java 镜像（简化步骤）：

# 基础镜像
FROM openjdk:11.0-jre-buster
# 拷贝jar包
COPY docker-demo.jar /app.jar
# 入口
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]

构建镜像：编写好 Dockerfile 后，在包含 Dockerfile 的目录下执行以下命令构建镜像：

docker build -t myImage:1.0 .

-t参数给镜像起名，格式为repository:tag，不指定tag时默认为latest；最后的.表示 Dockerfile 所在目录为当前目录。

七、容器网络

（一）默认网络模式

默认情况下，所有容器都是以bridge方式连接到 Docker 的一个虚拟网桥上，如docker0。每个容器在该网络中都有一个独立的 IP 地址，容器之间可以通过 IP 地址进行通信，但无法通过容器名直接访问。例如，容器 A 的 IP 地址是172.17.0.2，容器 B 的 IP 地址是172.17.0.3，容器 A 可以通过172.17.0.3访问容器 B，但不能通过容器 B 的名称访问。

（二）自定义网络

加入自定义网络的容器才可以通过容器名互相访问。使用自定义网络可以更好地管理容器之间的通信和隔离，提高容器网络的灵活性和安全性。

创建自定义网络：docker network create my_network创建名为my_network的自定义网络。
将容器加入自定义网络：在创建容器时，使用--network参数将容器加入自定义网络，例如：

docker run -d \
  --name mysql \
  -p 3306:3306 \
  -e TZ=Asia/Shanghai \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 \
  --network my_network \
  mysql

这样，加入my_network网络的其他容器就可以通过mysql这个容器名访问该 MySQL 容器。

八、项目部署

（一）部署 Java 应用

需求：将课前资料提供的hmall项目打包为镜像并部署，镜像名hmall。
步骤：
- 编写hmall项目的 Dockerfile，根据项目的依赖和运行要求，选择合适的基础镜像，安装相关依赖，拷贝项目 Jar 包，设置启动命令。例如：

FROM openjdk:11.0-jre-buster
COPY hmall.jar /app.jar
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app.jar"]

构建hmall镜像：在包含 Dockerfile 的目录下执行docker build -t hmall:1.0 .。
运行hmall容器：

docker run -d \
  --name hmall \
  -p 8080:8080 \
  hmall:1.0

上述命令将hmall镜像运行在容器中，并将容器的 8080 端口映射到宿主机的 8080 端口，外部可通过宿主机的 8080 端口访问hmall应用。

（二）部署前端

需求：创建一个新的 Nginx 容器，将课前资料提供的nginx.conf、html目录与容器挂载。
步骤：
- 确保有nginx.conf配置文件和html目录，其中html目录包含前端页面文件。
- 运行 Nginx 容器并挂载文件：

docker run -d \
  --name nginx \
  -p 80:80 \
  -v /path/to/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf \
  -v /path/to/html:/usr/share/nginx/html \
  nginx

将/path/to/nginx.conf替换为本地nginx.conf文件的路径，/path/to/html替换为本地html目录的路径。这样，Nginx 容器会使用挂载的配置文件和前端页面文件对外提供服务。

（三）使用 Docker Compose 进行多容器部署

Docker Compose 概述：Docker Compose 通过一个单独的docker-compose.yml模板文件（YAML 格式）来定义一组相关联的应用容器，帮助实现多个相互关联的 Docker 容器的快速部署。它可以管理容器的创建、启动、停止、重启等操作，还能处理容器之间的依赖关系、网络配置和数据卷挂载等。
docker-compose.yml文件示例：

version: "3.8"
services:
  mysql:
    image: mysql
    container_name: mysql
    ports:
      - "3306:3306"
    environment:
      TZ: Asia/Shanghai
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123
    volumes:
      - "./mysql/conf:/etc/mysql/conf.d"
      - "./mysql/data:/var/lib/mysql"
      - "./mysql/init:/docker-entrypoint-initdb.d" 
    networks:
      - hm-net
  hmall:
    build:
       context: .
       dockerfile: Dockerfile
    container_name: hmall
    ports:
      - "8080:8080"
    networks:
      - hm-net
    depends_on:
      - mysql
  nginx:
    image: nginx
    container_name: nginx
    ports:
      - "18080:18080"
      - "18081:18081"
    volumes:
      - "./nginx/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf"
      - "./nginx/html:/usr/share/nginx/html"
    depends_on:
      - hmall
    networks:
      - hm-net
networks:
  hm-net:
    name: hmall

version指定 Compose 文件的版本。
services部分定义各个服务（容器）。
- mysql服务使用mysql镜像，设置端口映射、环境变量、数据卷挂载和网络配置，mysql服务依赖于hm - net网络。
- hmall服务通过build指定构建镜像的上下文和 Dockerfile，设置端口映射、网络配置和依赖关系，hmall依赖于mysql服务，即会在mysql启动后再启动。
- nginx服务使用nginx镜像，设置端口映射、数据卷挂载、依赖关系和网络配置，nginx依赖于hmall服务。
networks部分定义自定义网络hm - net，并设置其别名为hmall。

Docker Compose 常用命令：
- docker compose up：创建并启动所有服务容器。如果镜像不存在，会自动拉取或构建。加上-d参数可在后台运行。
- docker compose down：停止并移除所有容器、网络，清理相关资源。
- docker compose ps：列出所有启动的容器。
- docker compose logs：查看指定容器的日志，例如docker compose logs hmall查看hmall容器的日志。
- docker compose stop：停止容器。
- docker compose start：启动容器。
- docker compose restart：重启容器。
- docker compose top：查看运行的进程。
- docker compose exec：在指定的运行中容器中执行命令，如docker compose exec hmall bash在hmall容器中执行bash命令进入容器内部。

九、总结

（一）Docker 的优势

快速部署：通过镜像和容器技术，能快速创建和启动应用，大大缩短部署时间，提高开发和运维效率。
环境一致性：确保应用在不同环境（开发、测试、生产）中运行环境一致，减少因环境差异导致的问题。
资源隔离：容器之间相互隔离，保证应用的独立性和安全性，同时合理利用系统资源。
易于扩展和管理：方便添加、删除和更新容器，通过 Docker Compose 可轻松管理多个相关容器的部署和运维。

（二）学习建议

多实践：通过实际操作各种案例，如部署不同类型的应用、使用数据卷和自定义网络等，加深对 Docker 概念和命令的理解。
阅读官方文档：官方文档提供了详细的命令说明、最佳实践和技术细节，是深入学习 Docker 的重要资源。
参与社区：关注 Docker 社区，参与讨论和交流，获取最新的技术动态和解决方案，与其他开发者共同学习和进步。

Docker 从入门到项目部署教学文档