Linux容器与虚拟化：10.2 Docker的安装与使用

引言

Docker 是一个开源的容器化平台，允许开发者将应用及其依赖打包到一个轻量级的容器中。与传统的虚拟化技术相比，Docker 容器共享主机的操作系统内核，因此启动速度快、资源占用少。本文将详细介绍 Docker 的安装与使用，包括优缺点、注意事项以及丰富的示例代码。

1. Docker 的优缺点

优点

轻量级：Docker 容器比虚拟机更轻量，启动速度快，通常在几秒钟内。
一致性：Docker 提供了一种一致的开发、测试和生产环境，减少了“在我机器上可以运行”的问题。
资源利用率高：多个容器可以共享同一个操作系统内核，减少了资源的浪费。
易于扩展：Docker 容器可以轻松地进行横向扩展，支持微服务架构。
版本控制：Docker 镜像可以版本化，方便回滚和管理。

缺点

安全性：由于容器共享主机内核，容器之间的隔离性不如虚拟机。
学习曲线：对于初学者来说，Docker 的概念和命令可能需要一定的学习时间。
持久化存储：容器的文件系统是临时的，持久化数据需要额外配置。
网络配置复杂：Docker 的网络配置可能会比较复杂，尤其是在多容器应用中。

2. Docker 的安装

2.1 在 Ubuntu 上安装 Docker

以下是 Ubuntu 系统上安装 Docker 的步骤：

更新包索引：
```
sudo apt-get update
```

安装必要的依赖：

sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

添加 Docker 的官方 GPG 密钥：

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

添加 Docker 的 APT 源：

sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

再次更新包索引：
```
sudo apt-get update
```
安装 Docker CE（社区版）：
```
sudo apt-get install docker-ce
```
启动 Docker 服务：
```
sudo systemctl start docker
```
设置 Docker 开机自启：
```
sudo systemctl enable docker
```
验证 Docker 是否安装成功：
```
sudo docker --version
```

2.2 在 CentOS 上安装 Docker

对于 CentOS 系统，安装步骤如下：

更新包索引：
```
sudo yum update
```

安装必要的依赖：

sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

添加 Docker 的官方仓库：

sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

安装 Docker CE：
```
sudo yum install docker-ce
```
启动 Docker 服务：
```
sudo systemctl start docker
```
设置 Docker 开机自启：
```
sudo systemctl enable docker
```
验证 Docker 是否安装成功：
```
sudo docker --version
```

3. Docker 的基本使用

3.1 Docker 镜像与容器

镜像：Docker 镜像是一个只读的模板，用于创建 Docker 容器。镜像可以包含操作系统、应用程序及其依赖。
容器：容器是镜像的一个实例，具有可读写的文件系统。

3.2 常用命令

拉取镜像：
```
sudo docker pull ubuntu
```
列出本地镜像：
```
sudo docker images
```
运行容器：
```
sudo docker run -it ubuntu /bin/bash
```
这条命令会启动一个 Ubuntu 容器并进入其命令行。
列出正在运行的容器：
```
sudo docker ps
```
列出所有容器（包括停止的）：
```
sudo docker ps -a
```
停止容器：
```
sudo docker stop <container_id>
```
删除容器：
```
sudo docker rm <container_id>
```
删除镜像：
```
sudo docker rmi <image_id>
```

3.3 创建自定义镜像

创建 Dockerfile：

在项目目录下创建一个名为 Dockerfile 的文件，内容如下：
```
FROM ubuntu:latest
RUN apt-get update && apt-get install -y python3
COPY . /app
WORKDIR /app
CMD ["python3", "app.py"]
```
这个 Dockerfile 会基于最新的 Ubuntu 镜像，安装 Python3，并将当前目录的内容复制到容器的 /app 目录。
构建镜像：
```
sudo docker build -t my-python-app .
```
运行自定义镜像：
```
sudo docker run -d my-python-app
```

3.4 数据持久化

Docker 容器的文件系统是临时的，若要持久化数据，可以使用卷（Volumes）：

创建卷：
```
sudo docker volume create my-volume
```

使用卷运行容器：

sudo docker run -d -v my-volume:/data my-python-app

4. 注意事项

安全性：在生产环境中，尽量避免以 root 用户运行容器，使用非特权用户。
资源限制：可以通过 --memory 和 --cpus 参数限制容器的资源使用。
网络配置：了解 Docker 的网络模式（如 bridge、host、overlay）以便于配置多容器应用。
镜像管理：定期清理不再使用的镜像和容器，以节省磁盘空间。

结论

Docker 是一个强大的工具，能够简化应用的开发、测试和部署过程。通过本文的介绍，您应该能够在 Linux 系统上成功安装 Docker，并掌握基本的使用方法。随着对 Docker 的深入了解，您可以探索更多高级功能，如 Docker Compose、Docker Swarm 和 Kubernetes 等。希望这篇教程能为您的 Docker 学习之旅提供帮助！