入门级开发者常常面临代码更新、发布和部署效率低下，以及环境一致性难以维护等痛点。在开发环境中运行顺畅的代码，换一台机器就可能报错。在云计算时代，使用传统方式部署代码显得过时。本文将向您介绍 Docker。
Docker 基于 Go 语言，遵循 Apache 2.0 开源协议，是一种应用容器引擎。这种容器化技术让开发者能够将应用程序及其依赖打包成轻量级、可移植的容器。这些容器可以在任何流行的 Linux 机器上部署，无需担心环境差异。
Docker 与虚拟机（VM）
如上所述，Docker 利用了虚拟化技术。谈到虚拟化，就不得不提虚拟机（VM）。由于两者都依赖虚拟化，自然会让人好奇它们之间的区别。我们来深入探讨一下。
首先，看一个典型的 VM 架构图。在基础设施（代表底层硬件）之上，有一个 hypervisor（虚拟机监视器）。它作为物理服务器和操作系统之间的中介，允许多个操作系统和应用程序共享底层硬件。虚拟机在宿主机操作系统之上运行多个不同的操作系统，并利用 hypervisor 访问底层硬件。
如果你需要运行三个隔离的应用程序，就需要创建三个虚拟机。这意味着 hypervisor 之上要运行三个操作系统，导致巨大的资源开销。
典型的 VM 架构图
（注：图中应在 Hypervisor 上方显示 Host Operating System）
相比之下，Docker 非常轻量。它的守护进程（Docker Daemon）取代了 hypervisor，直接运行在操作系统之上。应用程序的源代码和依赖被打包成 Docker 镜像。然后 Docker 引擎用这个镜像创建容器。不同的应用程序在隔离的容器中运行。
此外，Docker 守护进程直接与操作系统通信，为 Docker 容器分配资源。由于没有完整操作系统的开销，容器启动时间从虚拟机的几分钟缩短到 Docker 容器的毫秒级，大大提高了效率，并节省了大量磁盘空间和其他系统资源。
尽管 Docker 优势明显，但它并不能完全取代虚拟机。每种技术各有千秋。虚拟机擅长隔离整个运行时环境，云提供商通常通过虚拟机来隔离用户。而 Docker 通常隔离不同的应用程序。
如何使用 Docker
Docker 安装（以 CentOS 7 为例）
- 安装必要的系统工具：
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
- 更新系统内核和 yum 缓存：
yum update
yum makecache fast
- 安装 Docker 并启动：
yum -y install docker-ce
systemctl start docker
- 测试 Docker 是否安装成功：
docker run hello-world
如果屏幕上显示 “Hello from Docker”，恭喜你！安装完成。
概念
在深入学习 Docker 之前，先了解几个关键概念，以便更顺畅地学习。
- Docker 镜像：Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板
- Docker 容器：Docker 通过镜像创建容器，用于运行一组独立的应用程序
- Docker 仓库：用于保存镜像的代码仓库
通常，我们从 Docker 仓库下载合适的镜像，然后用它创建容器来运行我们的应用程序。
示例
通过两个常见示例来连接这些概念，说明如何使用 Docker。
使用 Docker 安装 Python
如前所述，使用 Docker 容器的第一步是从仓库下载对应的镜像。这就引出了本教程的第一个命令：
docker search
- 用途： 在镜像仓库中搜索特定镜像。
- 语法：
docker search [OPTIONS] TERM - 示例：
docker search python - 说明： 在仓库中搜索与 Python 相关的镜像。
[root@novita ~]# docker search python
INDEX NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED
docker.io docker.io/python Python is an interpreted, interactive, obj... 4356 [OK]
docker.io docker.io/django Django is a free web application framework... 856 [OK]
docker.io docker.io/pypy PyPy is a fast, compliant alternative impl... 196 [OK]
docker.io docker.io/kaggle/python Docker image for Python scripts run on Kaggle 125 [OK]
docker.io docker.io/arm32v7/python Python is an interpreted, interactive, obj... 38
docker.io docker.io/centos/python-35-centos7 Platform for building and running Python 3... 36
我们选择官方镜像，标签（版本）为 3.7。
docker pull
- 用途： 从镜像仓库拉取或更新指定镜像。
- 语法：
docker pull [OPTIONS] NAME:TAG - 示例：
docker pull python:3.7 - 说明： 从仓库下载标签为 3.7 的 Python 镜像。
[root@novita ~]# docker pull python:3.7
Trying to pull repository docker.io/library/python ...3.7: Pulling from docker.io/library/python
5ae19949497e: Downloading [=============> ] 13.72 MB/50.38 MB
ed3d96a2798e: Download complete
f12136850781: Downloading [============================================> ] 8.789 MB/9.978 MB
1a9ad5d5550b: Downloading [==> ] 2.628 MB/51.77 MB
6f18049a0455: Waiting
ce39fa9d79d1: Waiting
Digest: sha256:d8718f4c8f28360c88d2d8b53681edb3c95e6a7bacedabd32eb5b1d120a75dc5
Status: Downloaded newer image for docker.io/python:3.7
Docker 现已下载指定镜像。查看现有的 Docker 镜像：
docker images
- 用途： 列出本地镜像。
- 语法：
docker images [OPTIONS] [REPOSITORY[:TAG]] - 示例：
docker images - 说明： 查看所有本地 Docker 镜像。
[root@novita ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
docker.io/python 3.7 42d620af35be 6 days ago 918 MB
docker.io/rabbitmq 3-management 7aae48fa6ef6 7 days ago 179 MB
docker.io/golang latest f50db16df5da 9 days ago 774 MB
python3.7 镜像已存在。我们用该镜像创建一个容器。
docker run
创建容器之前，简单提一下 ID。在 Docker 中，ID 唯一标识镜像或容器。我们通过 “命令 + ID” 来交互。例如，前面代码中 python3.7 的镜像 ID 是 42d620af35be。
- 用途： 创建一个新容器。
- 语法：
docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]
为了测试 Python 环境，我们在本地创建一个 hello.py 文件：
#!/usr/bin/python
import sys
print("Hello, Docker!")
print(sys.version) # Output the Python version number
假设这段代码保存在 /root/code/python 下：
[root@novita python]# docker run -v $PWD:/usr/src/code -w /usr/src/code python:3.7 python hello.py
Hello, Docker!
3.7.4 (default, Jul 13 2019, 14:04:11) [GCC 8.3.0]
我们来分解一下这个命令：
docker run：创建容器。-v $PWD:/usr/src/code：将本地目录挂载到 Docker 容器中。这里将执行命令所在的目录挂载到容器内的 /usr/src/code。冒号分隔本地路径和容器路径。可以使用绝对路径代替$PWD。-w /usr/src/code：设置容器的工作目录。由于 Python 代码目录被挂载到 /usr/src/code，我们将其设为工作目录。python:3.7：指定镜像。也可以使用镜像 ID。python hello.py：在容器中执行此命令。
思考题： 如果 /root/data/ 下有一个 hello.go 文件，你想使用镜像 ID 为 f50db16df5da 的 Golang 容器运行它，命令应该是什么？（提示：运行 Go 代码的命令是 go run FILENAME）
使用 Docker 安装 MariaDB
假设你现在可以搜索并下载 MariaDB 镜像，我们来重点讨论如何启动它。
像数据库这样的服务需要在宿主机上开放相应端口。如何用 Docker 实现这一点？我们使用端口映射，类似于挂载目录。
[root@novita python]# docker run -d -v /data/mysql/:/var/lib/mysql -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --restart unless-stopped 3a2ef06682ac
-d：后台运行容器。-p 3306:3306：将容器内的 3306 端口映射到宿主机的 3306 端口。-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456：将 MariaDB 的 root 密码设置为 123456。--restart unless-stopped：如果容器意外停止，自动重启。3a2ef06682ac：用于创建容器的镜像 ID。
现在，验证数据库服务是否正在运行：
docker ps
- 用途： 列出容器。
- 语法：
docker ps [OPTIONS]
[root@novita ~]# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
107b52416c13 3a2ef06682ac "docker-entrypoint..." 5 minutes ago Up 5 minutes 0.0.0.0:3306->3306/tcp quizzical_mcnulty
接下来，进入容器的内部环境。
docker exec
- 用途： 在运行中的容器中执行命令。
- 语法：
docker exec [OPTIONS] CONTAINER COMMAND [ARG...] - 示例：
docker exec -it 107b52416c13 bash - 说明： 访问 ID 为 107b52416c13 的容器并执行
bash命令。
进入容器后，可以像在普通 Linux 环境中一样交互。使用之前设置的凭据即可访问 MariaDB。
[root@novita ~]# docker exec -it 107b52416c13 bash
root@107b52416c13:/# mysql -u root -p123456
Welcome to the MariaDB monitor. Commands end with ; or \g.
Your MariaDB connection id is 11
Server version: 10.4.6-MariaDB-1:10.4.6+maria~bionic mariadb.org binary distribution
Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
MariaDB [(none)]>
到目前为止，你已经学到了 Docker 的基础知识。试着探索更多内容。
Novita AI 是一个一站式云平台，助力您的 AI 雄心。通过无缝集成的 API、无服务器计算和 GPU 加速，我们提供成本效益高的工具，助您快速构建和扩展 AI 驱动的业务。消除基础设施烦恼，免费开始使用 —— Novita AI 让您的 AI 梦想成为现实。
