Docker 容器技术原理及实践：从入门到部署实战

Docker 是现代云原生开发的核心工具，它通过容器化技术实现了应用的快速打包、部署与运行，解决了“开发环境能跑，生产环境崩溃”的痛点。

本文将系统性解析 Docker 的原理、核心组件，并结合实战案例展示其在微服务、CI/CD、DevOps 等场景下的应用，帮助开发者构建完整的容器化知识体系。

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一、Docker 技术概述

1. 什么是容器？

容器是一种轻量级的虚拟化技术，通过 Linux 内核的 Namespace（命名空间）和 Cgroups（控制组） 实现进程隔离与资源限制。与虚拟机（VM）相比，容器共享宿主机操作系统内核，启动速度快、资源占用低。

对比维度	容器	虚拟机
启动速度	秒级	分钟级
系统开销	低（共享内核）	高（独立内核）
隔离性	进程级隔离	硬件级隔离
部署密度	高（单机可运行上千容器）	低（单机几十个 VM）

2. Docker 的核心概念

• 镜像（Image）：只读模板，包含应用和运行环境（如 nginx:latest）。
• 容器（Container）：镜像的运行实例，可启动、停止、删除。
• 仓库（Registry）：存储镜像的服务（如 Docker Hub、Harbor）。
• 网络（Network）：容器间通信的虚拟网络。
• 卷（Volume）：持久化数据的存储机制。

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二、Docker 核心原理详解

1. 镜像的分层结构

Docker 镜像由多个只读层（Layer）组成，每一层对应一个 Dockerfile 指令。通过联合文件系统（UnionFS），这些层被合并为一个完整的文件系统。

示例：Dockerfile 构建镜像

# 基础镜像
FROM ubuntu:20.04# 安装依赖
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx# 拷贝配置文件
COPY ./nginx.conf /etc/nginx/# 暴露端口
EXPOSE 80# 启动命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

构建命令：

docker build -t my-nginx .

2. 容器的隔离机制

• Namespace：实现进程、网络、用户等隔离。
  • pid：进程隔离
  • net：网络隔离
  • mnt：文件系统挂载点隔离
• Cgroups：限制 CPU、内存、磁盘 I/O 等资源。

  # 限制容器使用 1 个 CPU 和 512MB 内存
  docker run -d --cpus="1" -m "512m" my-nginx
  

3. 网络模型

• 默认网络：bridge（桥接模式）、host<