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一、什么是 Docker？它是如何工作的？

📌 背景问题：传统环境的痛点

在微服务、云原生尚未普及前，开发部署往往面临这些挑战：

• 程序在开发环境可以运行，在测试或生产环境却频繁出错（环境差异）

• 构建、部署步骤复杂，文档难以维护

• 虚拟机资源消耗高，部署缓慢，运行冗余服务

这时，Docker 的出现带来了根本性的转变。

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🧠 Docker 的定义

Docker 是一个开源的容器化平台，它可以将应用及其所有依赖打包到一个轻量级、可移植的容器中，从而确保在任何地方都能一致地运行。

简单说，Docker = 快速部署应用的“打包机” + “运行平台”

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⚙️ Docker 的底层原理

Docker 是基于 Linux 的两大核心技术：

1. Namespace（命名空间）： 进程隔离，让容器拥有“自己的世界”（PID、文件系统、网络等都彼此独立）

2. Cgroups（控制组）： 资源控制，限制容器的 CPU、内存、IO 等资源占用

除此之外，还有：

• UnionFS（联合文件系统）： 支持多层镜像组合，镜像可以继承并叠加，提高复用与构建效率

• Containerd： 容器运行时，Docker 实际通过它来管理容器生命周期

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🔍 容器 ≠ 虚拟机

与虚拟机不同，容器不需要单独的 Guest OS，而是共享宿主机内核，因此具有以下优势：

维度	虚拟机	容器
启动速度	慢（分钟）	快（秒级）
系统开销	高（完整OS）	低（进程级隔离）
可移植性	中	高
资源复用	差	优秀
安全隔离	强	中等（可加强）

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二、Docker 架构与核心组件详解

Docker 架构包括以下几个关键组成：

• Docker CLI： 命令行工具，用于与 Docker 守护进程通信

• Docker Daemon（dockerd）： 负责容器构建、运行、管理的后台服务

• Registry： 镜像分发平台（如 Docker Hub）

• Container Runtime： 实际运行容器的引擎（通常是 containerd）

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三、核心对象详解

1. 镜像（Image）

• 镜像是多层文件系统的叠加

• 每一层对应 Dockerfile 的一条指令 （RUN, COPY, ADD）

• 镜像不可变，可复用，可缓存

docker pull nginx
docker images

2. 容器（Container）

• 镜像的运行实例，具有隔离的进程空间

• 使用 cgroups 和 namespaces 技术隔离资源

• 可读写层是运行时生成的，容器删除则数据消失

docker run -d -p 80:80 nginx

3. Dockerfile（构建脚本）

关键指令说明：

指令	含义
FROM	指定基础镜像
RUN	执行构建命令
COPY / ADD	文件复制
EXPOSE	暴露端口
CMD / ENTRYPOINT	指定启动命令

4.数据卷（Volumes）

• 容器中的持久化数据

• 避免数据随着容器销毁而丢失

docker volume create mydata
docker run -v mydata:/data myapp

5. 网络（Networks）

三种模式：

• bridge：默认，容器互通，主机隔离

• host：容器共享宿主机网络（性能高）

• none：完全隔离

docker network create --driver bridge mynet
docker run --network=mynet ...

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四、实战：部署一个 Flask + Redis 微服务架构

项目结构

project/
├── web/
│   ├── app.py
│   └── requirements.txt
├── Dockerfile
├── docker-compose.yml

web/app.py

from flask import Flask
import redisapp = Flask(__name__)
cache = redis.Redis(host='redis', port=6379)@app.route('/')
def hello():visits = cache.incr('counter')return f'访问次数: {visits}'if __name__ == '__main__':app.run(host='0.0.0.0')

requirements.txt

flask
redis

Dockerfile

FROM python:3.10-slimWORKDIR /app
COPY web/ .
RUN pip install -r requirements.txtEXPOSE 5000
CMD ["python", "app.py"]

docker-compose.yml

version: '3.8'
services:web:build: .ports:- "5000:5000"depends_on:- redisredis:image: redis:6-alpine

启动服务

docker-compose up --build

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五、总结

Docker 不仅是一个开发工具，更是现代云原生的基石。掌握 Docker 能极大提升你在微服务架构、CI/CD 流水线、DevOps 流程中的工作效率。