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Docker 容器化的基本概念
Docker 容器化是一种轻量级的虚拟化技术，通过将应用程序及其依赖项打包到一个可移植的容器中，使其在任何兼容 Docker 的环境中都能运行。与传统的虚拟机技术不同，Docker 容器共享宿主机的内核，从而实现了更高的资源利用率和更快的启动速度。
容器与虚拟机的区别
Docker 容器和传统虚拟机在架构上有显著差异。虚拟机通过 Hypervisor 层模拟硬件资源，每个虚拟机都包含完整的操作系统内核，而 Docker 容器则直接运行在宿主机的内核之上，省去了 Hypervisor 和完整操作系统的开销。
以下是两者的主要区别：
- 资源占用：Docker 容器的资源占用更少，因为它只需要运行应用程序及其依赖项，而不需要完整的操作系统。
- 启动速度：Docker 容器的启动时间通常以秒计，而虚拟机可能需要几分钟甚至更长时间。
- 隔离性：Docker 容器之间的隔离性虽然不如虚拟机，但通过 Linux 内核的命名空间和控制组（cgroups）实现了较高的隔离性。
Docker 容器的核心组件
Docker 容器化技术由以下几个核心组件构成：
- Docker 镜像（Image）：Docker 镜像是一个只读的模板，包含了构建 Docker 容器所需的所有文件和配置。镜像可以通过 Dockerfile 构建，也可以从 Docker Registry 中拉取。
- Docker 容器（Container）：Docker 容器是 Docker 镜像的运行实例。每个容器都独立运行，拥有自己的文件系统、用户空间和网络栈。
- Docker Registry：Docker Registry 是用于存储和分发 Docker 镜像的仓库。常见的 Registry 包括 Docker Hub、Quay 和 Harbor。
- Docker Compose：Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。通过一个 YAML 文件，可以定义应用程序的各个服务及其依赖关系。
Docker 容器化的核心技术
1. Docker 镜像与分层结构
Docker 镜像采用分层结构，每一层都只记录前一层的变化。这种设计使得镜像的构建和分发更加高效。以下是一个简单的 Dockerfile 示例：
# 使用官方 Python 镜像作为基础
FROM python:3.9-slim
# 设置工作目录
WORKDIR /app
# 复制当前目录的 requirements.txt 到工作目录
COPY requirements.txt .
# 安装依赖项
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
# 复制应用程序代码
COPY . .
# 暴露端口
EXPOSE 8000
# 设置环境变量
ENV PYTHONUNBUFFERED=1
# 运行命令
CMD ["python", "app.py"]
通过上述 Dockerfile，可以构建一个包含 Python 应用程序的 Docker 镜像。每一条指令都会创建一个新的镜像层，最终形成一个完整的应用程序镜像。
2. Docker 容器的运行与管理
Docker 容器的生命周期管理可以通过以下命令实现：
- 构建镜像：
docker build -t my-app . - 运行容器：
docker run -p 8000:8000 my-app - 查看容器列表：
docker ps - 停止容器：
docker stop <container_id> - 删除容器：
docker rm <container_id>
3. Docker 的网络模型
Docker 提供了多种网络模型，包括：
- bridge 网络：默认的网络模型，容器之间通过桥接设备通信。
- host 网络：容器直接使用宿主机的网络栈。
- none 网络：容器没有网络连接。
- 自定义网络：用户可以创建自定义网络，并将容器连接到该网络。
以下是一个使用自定义网络的示例：
# 创建一个自定义网络
docker network create my-network
# 运行容器并连接到自定义网络
docker run -it --net=my-network --name=web-server nginx
docker run -it --net=my-network --name=db-server mysql
4. Docker 的存储管理
Docker 提供了多种存储驱动，包括 AUFS、Device Mapper、Btrfs 和 ZFS。默认情况下，Docker 使用 AUFS 作为存储驱动。以下是一个使用数据卷的示例：
# 创建一个数据卷
docker volume create my-volume
# 运行容器并挂载数据卷
docker run -it -v my-volume:/app/data --name=my-container busybox
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