Docker 基础与常用操作

认识虚拟机与容器、Docker 运行组件、镜像、容器、命令和构建流程。

3. 虚拟机和Docker有什么区别？

维度	虚拟机（VM）	Docker容器
虚拟化层级	虚拟化整个硬件层，包含完整操作系统	基于操作系统内核，共享宿主机内核
资源占用	重，每个VM需要独立OS，占用GB级空间	轻，容器共享内核，通常MB级大小
启动速度	慢（分钟级）	快（秒级）
性能损耗	较大，有Hypervisor层开销	接近原生性能
隔离性	强，完全隔离	较弱，共享内核（通过namespace和cgroup隔离）
镜像管理	完整系统镜像，体积大	分层镜像，体积小，便于分发
代表技术	VMware、VirtualBox、KVM	Docker、Containerd

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4. Docker运行时有哪些组件？

组件	说明
Docker Daemon（dockerd）	Docker守护进程，负责管理容器的生命周期、镜像、网络、存储等
containerd	容器运行时的高层管理组件，负责容器生命周期管理、镜像分发等
runc	底层容器运行时，直接与Linux内核交互，执行实际的容器创建和运行（基于OCI标准）
Docker CLI（docker）	命令行客户端，用户通过它与Docker Daemon交互
Docker Registry	镜像仓库，存储和分发Docker镜像（如Docker Hub、私有Registry）
Docker API	暴露RESTful API供CLI和第三方工具调用

调用链：Docker CLI → Docker Daemon → containerd → runc → Linux Kernel

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5. docker pull 命令从客户端到服务端是怎么执行的？

执行流程：

1. 用户执行 docker pull nginx

2. Docker CLI 将请求发送给本地 Docker Daemon（dockerd）
   → 通过 Unix Socket 或 TCP 连接通信

3. Docker Daemon 收到请求后，委托给 containerd 处理

4. containerd 查找本地是否已有该镜像的缓存层

5. 若无缓存或需要更新，containerd 向配置的 Registry（默认Docker Hub）
   发起 HTTPS 请求，获取镜像的 manifest（清单文件）

6. 解析 manifest，获取镜像的所有层（layer）信息

7. 逐层下载（并行），每层通过 digest（SHA256哈希）校验完整性

8. 下载的层存入本地存储（通常在 /var/lib/docker/ 目录下）

9. 所有层下载完成后，组装为完整的镜像，注册到本地镜像列表

10. 返回成功信息给 CLI，显示 Pull complete

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6. Docker的镜像和容器的概念和联系

镜像（Image）：

• 一个只读的模板，包含了运行应用所需的所有内容：代码、运行时、库、环境变量、配置文件
• 采用分层存储（Union File System），每一层对应一次构建指令
• 镜像是静态的，不可修改

容器（Container）：

• 镜像的运行实例
• 在镜像的只读层之上添加一层可写层（Copy-on-Write）
• 容器是动态的，有生命周期（创建、运行、停止、删除）

联系：

镜像 → (docker run) → 容器
类比：类（Class） → 实例化 → 对象（Object）

• 一个镜像可以创建多个容器
• 容器停止后，可写层数据保留（除非删除容器）
• 容器的修改不会影响原始镜像

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7. 你都知道哪些Docker命令？

镜像相关：

docker pull <image>         # 拉取镜像
docker build -t <name> .    # 构建镜像
docker images               # 列出本地镜像
docker rmi <image>          # 删除镜像
docker tag <image> <tag>    # 给镜像打标签
docker push <image>         # 推送镜像到仓库

容器相关：

docker run -d -p 8080:80 <image>   # 创建并运行容器
docker ps                          # 查看运行中的容器
docker ps -a                       # 查看所有容器
docker stop <container>            # 停止容器
docker start <container>           # 启动容器
docker restart <container>         # 重启容器
docker rm <container>              # 删除容器
docker exec -it <container> bash   # 进入容器终端
docker logs <container>            # 查看容器日志
docker inspect <container>         # 查看容器详细信息

其他：

docker compose up -d               # 启动编排服务
docker compose down                # 停止并移除编排服务
docker system prune                # 清理无用资源
docker volume ls                   # 查看存储卷
docker network ls                  # 查看网络

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8. Docker镜像构建步骤

1. 编写 Dockerfile：

FROM python:3.11-slim          # 基础镜像
WORKDIR /app                   # 设置工作目录
COPY requirements.txt .        # 复制依赖文件
RUN pip install -r requirements.txt  # 安装依赖
COPY . .                       # 复制源代码
EXPOSE 8000                    # 声明端口
CMD ["python", "app.py"]       # 启动命令

2. 执行构建命令：

docker build -t myapp:v1 .

3. 构建过程：

   • Docker 读取 Dockerfile，逐行执行指令
   • 每条指令生成一个镜像层（Layer），有独立的缓存
   • 若某层未变化，会使用缓存（Build Cache），加速构建
   • 最终所有层叠加形成完整镜像

4. 验证：

docker run -p 8000:8000 myapp:v1

优化要点：合理排序指令（频繁变化的放后面）、使用 .dockerignore、合并 RUN 指令减少层数、使用多阶段构建减小镜像体积。

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