Docker全方位指南

目录

前言

第一部分：Docker基础与安装

1.1 什么是Docker？

1.2 Docker的适用场景

1.3 全平台安装指南

1.4 配置优化

第二部分：Docker核心操作与原理

2.1 镜像管理

2.2 容器生命周期

2.3 网络模型

2.4 Docker Compose

第三部分：生产环境运维

3.1 镜像仓库管理

3.2 容器监控

3.3 集群管理

3.4 备份与恢复

第四部分：疑难问题与解决方案

4.1 常见错误代码解析

4.2 容器调试技巧

4.3 网络问题排查

4.4 性能优化

第五部分：Docker高级应用

5.1 安全最佳实践

5.2 多架构镜像构建

5.3 容器与CI/CD

5.4 扩展生态

第六部分：未来趋势与学习路线

6.1 Docker技术演进

6.2 学习资源推荐

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前言

在云计算和DevOps领域，Docker已成为容器化技术的代名词。它彻底改变了应用的开发、部署和运行方式。本指南将带您从零开始系统学习Docker，覆盖安装、核心概念、日常运维、疑难排错、实战场景五大维度，并深入探讨其底层原理与高级技巧，助您成为真正的Docker专家。

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第一部分：Docker基础与安装

1.1 什么是Docker？

• 核心概念：容器与虚拟机的本质区别（轻量级、资源占用、启动速度）

• 三大核心组件：镜像（Image）、容器（Container）、仓库（Registry）

• Docker架构：Client-Server模式（Docker Daemon、REST API、CLI）

1.2 Docker的适用场景

• 开发环境标准化（"一次构建，处处运行"）

• 微服务架构下的服务隔离与快速部署

• CI/CD流水线中的自动化构建与测试

• 混合云环境中的应用迁移

1.3 全平台安装指南

• Linux：Ubuntu/CentOS的APT/YUM安装（含国内镜像加速配置）

• Windows：WSL2 + Docker Desktop最佳实践（Hyper-V兼容性问题解决方案）

• macOS：Docker Desktop与Rosetta 2的兼容性处理

• 验证安装：docker run hello-world 的深层含义

1.4 配置优化

• 修改Docker存储路径（避免系统盘爆满）

• 镜像加速器配置（阿里云、腾讯云镜像源）

• 日志轮转与存储驱动选择（overlay2 vs devicemapper）

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第二部分：Docker核心操作与原理

2.1 镜像管理

• 拉取镜像：docker pull 的标签策略（:latest的风险与替代方案）

• 构建镜像：Dockerfile全指令解析（FROM、COPY vs ADD、RUN、CMD vs ENTRYPOINT）

• 镜像分层原理：联合文件系统（UnionFS）与写时复制（Copy-on-Write）

• 实战案例：构建一个Python Flask应用的镜像（含多阶段构建优化）

2.2 容器生命周期

• 容器操作：docker run 的20+常用参数（-v、-p、--network、--restart）

• 容器状态机：created -> running -> paused -> stopped -> deleted

• 数据持久化：Volume挂载 vs Bind Mount（性能与安全性对比）

• 资源限制：CPU份额（--cpu-shares）、内存硬限制（-m）与OOM Killer机制

2.3 网络模型

• 默认网络类型：bridge/host/none的适用场景

• 自定义网络：docker network create 实现容器间域名通信

• 跨主机通信：Macvlan与IPVLAN的配置示例

• 排错工具：nsenter进入容器网络命名空间

2.4 Docker Compose

• YAML语法精讲：services/volumes/networks的依赖关系

• 水平扩展与负载均衡：docker-compose scale web=5

• 环境变量管理：.env文件与动态配置注入

• 实战案例：部署WordPress+MySQL集群

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第三部分：生产环境运维

3.1 镜像仓库管理

• 搭建私有Registry：Harbor的安装与HTTPS配置

• 镜像安全扫描：Trivy与Clair的漏洞检测集成

• 镜像清理策略：定时删除无用镜像（基于时间、标签过滤）

3.2 容器监控

• 内置命令：docker stats 实时资源监控

• 日志管理：ELK栈收集容器日志（Filebeat配置示例）

• 高级监控：Prometheus + cAdvisor + Grafana仪表盘搭建

3.3 集群管理

• Docker Swarm模式：服务部署与滚动更新

• Kubernetes基础：Pod/Deployment/Service概念对比

• 单机集群：Minikube与Kind快速入门

3.4 备份与恢复

• 容器快照：docker export与docker import的适用场景

• 数据卷备份：结合tar和cron定时任务

• 全栈迁移：docker-compose.yml + 数据卷打包方案

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第四部分：疑难问题与解决方案

4.1 常见错误代码解析

• Error response from daemon: conflict：镜像/容器命名冲突

• no space left on device：Overlay2存储空间清理（/var/lib/docker）

• port already allocated：解决端口占用的三种方法

4.2 容器调试技巧

• 进入运行中容器：docker exec -it /bin/bash 的替代方案（使用nsenter）

• 查看容器元数据：docker inspect 的JSONPath查询

• 容器日志追踪：docker logs --tail 100 -f 的实时监控

4.3 网络问题排查

• DNS解析失败：自定义/etc/resolv.conf的注意事项

• 跨主机不通：检查iptables规则与防火墙设置

• 容器无法访问外网：MASQUERADE规则丢失的修复

4.4 性能优化

• 容器启动慢：关闭SELinux/apparmor的权衡

• 磁盘IO瓶颈：更换存储驱动为overlay2

• 内存泄漏定位：结合docker stats与jmap分析Java进程

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第五部分：Docker高级应用

5.1 安全最佳实践

• 非root用户运行容器（--user参数）

• 只读文件系统：--read-only与tmpfs的配合使用

• 安全扫描：集成Anchore Engine到CI流水线

5.2 多架构镜像构建

• 使用Buildx构建ARM/X86镜像

• 多平台镜像manifest管理

• 在Raspberry Pi上运行Docker的最佳实践

5.3 容器与CI/CD

• Jenkins Pipeline中的Docker构建步骤

• GitHub Actions自动化构建并推送到Registry

• GitLab Runner的Docker-in-Docker（DinD）模式

5.4 扩展生态

• 容器编排：Kubernetes与Docker Swarm对比

• 服务网格：Istio在容器环境中的应用

• 无服务器框架：OpenFaaS的容器化函数部署

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第六部分：未来趋势与学习路线

6.1 Docker技术演进

• containerd与CRI-O的崛起

• WasmEdge与Docker的WebAssembly支持

• 安全容器技术：gVisor与Kata Containers

6.2 学习资源推荐

• 官方文档精读：docs.docker.com

• 进阶书籍：《Docker Deep Dive》《Kubernetes in Action》

• 社区参与：GitHub Issue贡献与CNCF项目

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附录

• Docker命令速查表（PDF下载链接）

• 常见镜像漏洞数据库（CVE搜索指南）

• 国内镜像加速站列表（阿里云/腾讯云/中科大）