Docker 到底是什么？

在深入探讨各种复杂的技术细节之前，让我们先花点时间，从一个宏观的视角来鸟瞰 Docker 的全貌。这一部分，我们会从两个不同的角度出发，帮助你快速建立对 Docker 的直观理解：一个是运维工程师的视角，另一个是软件开发者的视角。

从运维的视角，我们会一起下载一个现成的“软件环境”，启动它，进入到这个环境中执行命令，最后再将它销毁。 而从开发者的视角，我们会更关注应用程序本身。我们会从代码仓库获取一份示例代码，看看如何通过一份叫做 Dockerfile 的“说明书”来为这个应用打包，并最终让它在 Docker 中运行起来。

无论你是开发者还是运维人员，理解这两个视角都将帮助你更好地掌握 Docker 的精髓。别担心，这个过程不会有太多高深的概念，我们的目标是让你对 Docker 有个感性的认识，这样在后续学习中，你就知道那些零散的知识点是如何组合在一起的。

运维视角：管理“标准集装箱”

当你安装好 Docker 后，你的电脑里其实多了两个核心组件：一个是Docker 客户端 (Client)，另一个是Docker 引擎 (Engine)，也叫作守护进程 (Daemon)。

你可以把 Docker 引擎想象成一个默默在后台工作的“总管”，它负责实际创建、运行和管理所有的“集装箱”。而你，就像一位“船长”，通过 Docker 客户端这个“对讲机”向“总管”发号施令。你输入的每一个 docker 命令，都是通过客户端发送给引擎来执行的。

我们可以用 docker version 命令来检查客户端和引擎是否都在正常工作，并且两者之间通信顺畅。

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$ docker version
Client: Docker Engine - Community
 Version: 24.0.0
 ...
Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version: 24.0.0
  ...

如果你能同时看到 Client 和 Server 的信息，那就说明一切准备就绪了。

什么是镜像？软件的“标准快照”

在 Docker 的世界里，镜像 (Image) 是一个非常核心的概念。 想象一下，你拿到了一套需要复杂配置才能运行的软件，整个过程可能需要安装特定的操作系统、各种依赖库、设置环境变量等等，非常繁琐。而 Docker 镜像，就像是有人已经帮你把这一切都配置妥当，然后“咔嚓”一下，拍下了一个完整的“快照”。

这个“快照”不仅包含了操作系统文件，还打包了应用程序本身以及它运行所需的所有依赖。它是一个静态的、只读的模板。对于运维人员来说，它就像一个虚拟机模板；而对于开发者来说，它更像是一个面向对象编程里的“类 (Class)”。 我们可以用 docker images 命令查看本地有哪些可用的镜像。如果你的 Docker 是新安装的，这里应该是空的。

那么，如何获取镜像呢？答案是“拉取” (pull)。让我们从 Docker Hub 这个官方的“镜像仓库”里，拉取一个最基础的 Ubuntu 系统镜像。

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$ docker pull ubuntu:latest

latest 是一个标签 (Tag)，通常指向这个镜像的最新版本。拉取完成后，再用 docker images 看一下，你就会发现本地多了一个 ubuntu 镜像。

运行你的第一个容器

有了镜像这个“模板”，我们就可以用它来创建容器 (Container) 了。如果说镜像是“类”，那么容器就是这个“类”的一个“实例 (Instance)”。容器是动态的，是真正在运行的那个东西。 让我们用 docker run 命令来启动一个容器。

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$ docker run -it ubuntu:latest /bin/bash
root@6dc20d508db0:/#

这条命令告诉 Docker：请基于 ubuntu:latest 这个镜像，创建一个新的容器，并且以交互模式 (-it) 运行，启动容器后立即执行 /bin/bash 命令，也就是打开一个命令行终端。 你会发现，你的命令提示符变了！这意味着你已经成功进入了这个全新容器的内部。这里是一个被隔离的环境，与你自己的电脑（我们称之为“宿主机”）是分开的。

现在，你在容器里可以像在一个全新的、迷你的 Ubuntu 系统里一样执行命令。比如，用 ps 命令查看一下当前正在运行的进程。你会发现，这里非常干净，只有我们刚刚启动的 bash 进程和 ps 命令本身。 当你探索完毕，可以按下 Ctrl + D 或者输入 exit 来退出并终止这个容器。如果你想退出但不终止它，可以按下 Ctrl + P 再按 Ctrl + Q。

我们可以用 docker ps 命令来查看当前正在运行的容器。如果加上 -a 参数 (docker ps -a)，则可以看到所有容器，包括已经停止的。 如果你想重新进入一个正在后台运行的容器，可以使用 docker exec 命令。最后，当我们不再需要一个容器时，可以用 docker stop 来停止它，再用 docker rm 来彻底删除它。

开发视角：为应用量身打造“运行环境”

对于开发者而言，Docker 最大的魅力在于它解决了“在我电脑上明明是好的”这个世纪难题。它能将你的应用程序和它所需的一切依赖“打包”在一起，交付给任何人，都能保证运行环境的一致性。这个过程，我们称之为**“容器化” (Containerizing)**。

Dockerfile：应用的“安装说明书”

要实现容器化，我们需要先编写一份“说明书”，告诉 Docker 如何一步步地构建我们应用的镜像。这份说明书，就是 Dockerfile。

Dockerfile 是一个纯文本文件，里面包含了一系列的指令。每一行指令都对应一个操作，比如“基于哪个基础镜像开始”、“拷贝哪些文件到镜像里”、“需要安装什么依赖”、“对外暴露哪个端口”以及“容器启动后默认执行什么命令”。 下面是一个简单的 Node.js 应用的 Dockerfile 示例：

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# 使用一个轻量的 Alpine Linux 作为基础镜像
FROM alpine
 
# 安装 Node.js 和 npm
RUN apk add --update nodejs nodejs-npm
 
# 将当前目录下的所有文件拷贝到镜像的 /src 目录
COPY . /src
 
# 设置工作目录为 /src
WORKDIR /src
 
# 安装应用依赖
RUN npm install
 
# 声明容器将要监听的端口
EXPOSE 8080
 
# 设置容器启动时执行的命令
ENTRYPOINT ["node", "./app.js"]

这份文件就像一份菜谱，清晰地描述了如何从零开始，制作出一份包含我们应用程序的“大餐”。

构建与运行

有了 Dockerfile 这份菜谱，我们就可以请 Docker 这个“大厨”来为我们烹饪了。使用的命令是 docker build。

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$ docker build -t my-app:1.0 .

-t 参数用来给新构建的镜像起一个名字和标签，这里是 my-app:1.0。最后的 . 表示 Dockerfile 在当前目录下。 构建完成后，用 docker images 就能看到我们亲手创建的 my-app:1.0 镜像了。

接下来，就是见证奇迹的时刻！用 docker run 运行我们自己的应用容器。

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$ docker run -d -p 8080:8080 --name my-first-app my-app:1.0

这里的 -d 参数表示让容器在后台运行。-p 8080:8080 是一个关键的端口映射步骤，它把我们电脑（宿主机）的 8080 端口，连接到了容器内部的 8080 端口。这样，我们就可以通过访问宿主机的 8080 端口来使用容器里的应用了。

现在，打开你的浏览器，访问 http://localhost:8080，你应该就能看到你的应用界面了！

从代码到运行的流程

通过开发者视角，我们完成了一个完整的“容器化”流程。这个流程可以用下图来清晰地展示：

至此，你已经从两个核心视角体验了 Docker。你不仅知道如何管理别人做好的容器，也学会了如何将自己的应用打包成标准、可移植的容器。这就是 Docker 的强大之处：一次构建，处处运行 (Build once, run anywhere)。