Docker 镜像与容器核心概念详解

1. Docker 镜像是什么？

Docker 镜像是一个轻量级、可执行的独立软件包，包含运行某个软件所需的所有内容：代码、运行时环境、系统工具、系统库和设置。镜像采用分层存储结构，每一层都是只读的，这种设计带来了两大核心优势：

• 节约存储空间：多个镜像可以共享相同的基础层，避免重复存储。
• 高效分发与构建：镜像层可以被缓存和复用，加速构建和拉取过程。

简单来说，镜像 = 应用程序代码 + 微型操作系统环境 + 配置，是一个静态的、分层的文件系统快照。

2. Dockerfile 指令详解

2.1 COPY 与 ADD 的区别

COPY：主要用于将宿主机（构建上下文）的文件或目录复制到镜像中。

COPY app.py /app/

ADD：除了具备 COPY 的功能外，还额外支持：

• 自动解压 tar、gzip、bzip2、xz 等压缩包
• 支持从 URL 下载文件（但不推荐，因为无法保证下载文件的完整性）

ADD app.tar.gz /app/ # 会自动解压到 /app/ 目录

最佳实践：除非需要解压功能，否则优先使用 COPY，因为它更透明、更可预测。

2.2 VOLUME 指令

VOLUME 指令在镜像中声明一个挂载点，用于持久化数据和共享数据：

VOLUME /var/lib/mysql

当容器启动时：

• Docker 会自动创建一个匿名卷（随机名称）挂载到容器的 /var/lib/mysql 目录
• 即使容器被删除，卷中的数据仍然保留
• 也可以通过docker run -v指定具名卷或宿主机目录覆盖此声明

2.3 CMD 与 ENTRYPOINT 的区别

ENTRYPOINT：定义容器启动时必须执行的核心命令，通常是一个脚本或可执行文件。

CMD：定义容器启动时的默认参数。如果启动容器时指定了其他命令，CMD 中的内容会被覆盖。

组合使用示例：

ENTRYPOINT ["/docker-entrypoint.sh"] CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

等价于容器启动时执行：

/docker-entrypoint.sh nginx -g "daemon off;"

关键点：

• CMD 中的参数会作为位置变量传递给 ENTRYPOINT 对应的脚本
• daemon off强制 Nginx 以前台进程模式运行（容器中运行的程序必须前台运行）
• 容器生命周期 = 容器中运行的主进程生命周期

2.4 Shell 调试模式

在 Dockerfile 或启动脚本中常用的 Shell 选项：

set -eux # -e (errexit)：上条命令执行失败时立即退出脚本 # -u (nounset)：引用未定义变量时报错退出 # -x (xtrace)：打开调试模式，显示执行的每一条命令 set +x # 关闭调试模式

3. 如何制作更小的镜像？

镜像大小直接影响构建速度、存储成本和网络传输效率。优化策略：

1. 减少镜像层数：每个 RUN、COPY、ADD、WORKDIR、ENV 等指令都会创建新层
   • 合并多个 RUN 命令：RUN apt-get update && apt-get install -y package && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
   • 减少不必要的文件复制
2. 使用最小的基础镜像
   • Alpine Linux：仅 5MB 左右
   • Distroless：只包含应用程序及其运行时依赖，没有 Shell 和包管理器
   • Scratch：空镜像，适合静态编译的程序
3. 合理使用多阶段构建：在构建阶段安装编译工具，最终镜像只包含运行所需文件
4. 使用 .dockerignore 文件：排除不必要的构建上下文文件
5. 数据与镜像分离：使用卷（Volume）挂载配置文件、日志、数据库文件等可变数据

4. 实战案例：Python Flask 微服务镜像制作

4.1 项目结构

/myapp/python2/ ├── app.py # Flask 应用程序 ├── requirements.txt # Python 依赖 └── Dockerfile # 镜像构建文件

4.2 核心应用程序 (app.py)

from flask import Flask from redis import Redis, RedisError import os import socket 连接 Redis redis = Redis(host="redis", db=0, socket_connect_timeout=2, socket_timeout=2) app = Flask(name) @app.route("/") def hello(): try: visits = redis.incr("counter") except RedisError: visits = "<i>cannot connect to Redis, counter disabled</i>" html = "&lt;h3&gt;Hello {name}!&lt;/h3&gt;" \ "&lt;b&gt;Hostname:&lt;/b&gt; {hostname}&lt;br/&gt;" \ "&lt;b&gt;Visits:&lt;/b&gt; {visits}" return html.format(name=os.getenv("NAME", "world"), hostname=socket.gethostname(), visits=visits) if name == "main": app.run(host='0.0.0.0', port=80)

4.3 依赖文件 (requirements.txt)

flask redis

4.4 Dockerfile 配置

# 使用 Python 2.7 精简版作为基础镜像 FROM python:2.7-slim 设置工作目录 WORKDIR /app 复制当前目录所有文件到容器的 /app 目录 ADD . /app 安装 Python 依赖（使用国内镜像加速） RUN pip install --trusted-host https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple -r requirements.txt 暴露端口 EXPOSE 80 设置环境变量 ENV NAME World ENV AUTHOR cali 容器启动命令 CMD ["python", "app.py"]

4.5 构建与运行

# 构建镜像 docker build -t sweb:1.0 . 查看镜像 docker images 运行容器（映射宿主机 8050 端口到容器 80 端口） docker run -d --name sweb-1 -p 8050:80 sweb:1.0 查看运行状态 docker ps 访问应用 浏览器打开：http://宿主机IP:8050

4.6 网络配置与容器互联

微服务架构中，多个容器需要通信：

# 创建自定义网络（指定子网和网关） docker network create --driver bridge \ --subnet 172.20.0.0/16 \ --gateway 172.20.0.1 \ my-custom-network 启动容器并指定固定 IP docker run -d --name nginx-fixed-ip -p 8051:80 --network my-custom-network --ip 172.20.0.10 nginx 启动 Redis 容器（供 Flask 应用连接） docker run -d --name redis --network my-custom-network redis:alpine 修改 app.py 中的 Redis 连接主机名为 "redis"（容器名）