核心概念

Docker 是什么

Docker 是一个容器化平台，能把应用及其运行环境（代码、运行时、系统库、配置）打包成一个可移植的单元——镜像，并在任意装有 Docker 的机器上以容器形式运行。

一句话：“一次构建，到处运行”（Build once, run anywhere）。

容器 vs 虚拟机

维度	容器	虚拟机
隔离级别	进程级（共享宿主机内核）	硬件级（虚拟整套硬件）
启动速度	秒级甚至毫秒级	分钟级
资源占用	MB 级	GB 级（需独立 Guest OS）
性能损耗	接近原生	有一定损耗
便携性	镜像小、分发快	镜像大、分发慢

虚拟机（每台含完整 OS）：              容器（共享内核）：
┌──────────────┐  ┌──────────────┐     ┌────┐ ┌────┐ ┌────┐
│ App  │ App   │  │ App          │     │ A  │ │ B  │ │ C  │
│ Bins │ Bins  │  │ Bins         │     ├────┤ ├────┤ ├────┤
│ Guest OS     │  │ Guest OS     │     │ 容器引擎 (Docker)  │
├──────────────┤  ├──────────────┤     ├─────────────────┤
│ Hypervisor（虚拟硬件层）      │     │ 宿主操作系统内核     │
├─────────────────────────────┤     ├─────────────────┤
│ 宿主操作系统                 │     │ 硬件               │
├─────────────────────────────┤     └─────────────────┘
│ 硬件                        │
└─────────────────────────────┘

注：Colima/WSL2 这类方案在 macOS/Windows 上仍需一个轻量 Linux 虚拟机来提供内核，但容器本身仍共享该内核。

三个核心对象

镜像（Image）

• 只读的模板，包含运行应用所需的文件系统和启动配置。
• 分层存储（UnionFS / OverlayFS），每一层是一次变更。
• 由 Dockerfile 构建，或从仓库 pull。

容器（Container）

• 镜像的运行实例，在镜像层之上加了一层可写层。
• 生命周期：创建 → 运行 → 停止 → 删除。
• 删除容器不删除镜像；删除镜像前必须先删除依赖它的容器。

仓库（Registry）

• 存放与分发镜像的服务。默认是 Docker Hub。
• 命名格式：[registry/][namespace/]name[:tag]
  • nginx → docker.io/library/nginx:latest
  • gcr.io/kubernetes/etcd:3.5.0

三者关系：

Dockerfile --build--> 镜像 --run--> 容器 --commit--> 新镜像
镜像 <--pull/push--> 仓库(Registry)

整体架构

Docker 采用 客户端-服务端（C/S） 架构：

┌──────────────┐         ┌─────────────────────────┐
│  docker CLI   │  REST   │  dockerd（守护进程）      │
│  (客户端)      │ ──────▶ │  - 镜像管理              │
└──────────────┘  API    │  - 容器管理              │
                          │  - 网络/存储             │
                          │  - 通过 containerd 调    │
                          │    runc 创建容器         │
                          └─────────────────────────┘

• docker CLI：命令行客户端，你输入的命令。
• dockerd：守护进程，真正干活的服务端，监听 /var/run/docker.sock。
• containerd / runc：底层容器运行时，负责真正创建、运行容器。
• OCI 标准：镜像格式与运行时规范，保证跨实现兼容（Docker、Podman、containerd 等）。

docker version 若只显示 Client 而无 Server，说明守护进程没起来或连接不到（见 08-排错）。

分层与写时复制（COW）

镜像分层示例（以 nginx:alpine 为例，示意）：

layer 5: CMD ["nginx","-g","daemon off;"]   ← 启动命令（元数据）
layer 4: COPY nginx.conf /etc/nginx/         ← 你自己的配置
layer 3: apk add nginx                       ← 安装 nginx
layer 2: apk add libc ca-certificates        ← 依赖
layer 1: alpine base image                    ← 基础系统
─────────────────────────────────────────────
容器可写层（新建/修改的文件都写在这里，随容器删除而消失）

好处：

• 复用：多个镜像共享相同基础层，节省磁盘与拉取时间。
• 增量：只下载缺失的层。
• 缓存：Dockerfile 中未变化的层直接复用缓存，加快构建。

常用概念速览

术语	含义
Dockerfile	构建镜像的脚本
build	构建镜像
tag	镜像标签（版本号）
pull / push	从仓库拉取 / 推送镜像
registry	镜像仓库（Docker Hub 等）
container	容器，镜像运行实例
volume	数据卷，持久化存储
bind mount	挂载宿主机目录
network	容器网络
compose	多容器编排工具

学习提醒

• 先理解 镜像 = 模板、容器 = 实例，这是所有操作的基础。
• 一切状态都可查询：docker ps、docker images、docker inspect。
• 容器默认是无状态的：删掉容器，其内部未持久化的数据就没了（见 网络与存储）。