核心概念

学习 Docker，首先需要理解几个核心概念：镜像、容器、仓库。这三者的关系就好比类、实例和代码仓库的关系。

镜像（Image）

什么是镜像

Docker 镜像是一个只读的模板，包含了运行应用程序所需的代码、运行时环境、库、环境变量和配置文件。镜像是创建容器的基础。

可以把镜像理解为：

• 编程中的类（Class）
• 面向对象中的蓝图
• 操作系统中的 ISO 安装文件

镜像的分层结构

Docker 镜像采用分层（Layer）结构，每一层都是只读的。多个镜像可以共享相同的底层，大大节省存储空间。

┌─────────────────────────┐
│   应用层（APP Layer）    │  ← 你的应用代码
├─────────────────────────┤
│   依赖层（Deps Layer）   │  ← Node.js / Python 等依赖
├─────────────────────────┤
│  运行时层（Runtime）     │  ← 语言运行时
├─────────────────────────┤
│   系统层（OS Layer）     │  ← Ubuntu / Alpine 等基础系统
└─────────────────────────┘

各层之间通过联合文件系统（UnionFS） 叠加，对上层透明。

镜像的命名规则

[仓库地址/]用户名/镜像名[:标签]

示例：

nginx                        # 官方镜像，默认 latest 标签
nginx:1.25                   # 官方镜像，指定版本
ubuntu:22.04                 # Ubuntu 22.04
node:20-alpine               # Node.js 20 Alpine 版本
myuser/myapp:v1.0            # 用户自定义镜像
registry.example.com/myapp   # 私有仓库镜像

常用镜像命令

docker images              # 列出本地镜像
docker pull nginx          # 拉取镜像
docker rmi nginx           # 删除镜像
docker image prune         # 清理未使用的镜像

容器（Container）

什么是容器

容器是镜像的运行实例。可以把容器理解为：

• 编程中由类创建的对象（实例）
• 从镜像模板启动的运行中的进程

容器在镜像的只读层之上，添加了一个可写层（Writable Layer），所有对文件系统的写操作都发生在这一层。

┌─────────────────────────┐
│   可写层（Container）    │  ← 容器运行时的写操作在此层
├─────────────────────────┤
│                         │
│    只读层（Image）       │  ← 底层镜像层（只读）
│                         │
└─────────────────────────┘

容器的生命周期

创建(created) → 运行(running) → 暂停(paused) → 停止(stopped) → 删除(removed)

容器的特点

• 隔离性：每个容器拥有独立的文件系统、进程空间、网络栈
• 轻量级：共享宿主机内核，不需要完整的操作系统
• 可移植：在任何支持 Docker 的平台上运行表现一致
• 短暂性：容器是临时的，停止并删除后容器层的数据消失

常用容器命令

docker run nginx           # 创建并启动容器
docker ps                  # 列出运行中的容器
docker ps -a               # 列出所有容器（含停止的）
docker stop <容器ID>        # 停止容器
docker rm <容器ID>          # 删除容器
docker exec -it <容器ID> bash  # 进入容器

仓库（Repository）

什么是仓库

Docker 仓库是存储和分发镜像的地方，类似于 Git 的代码仓库，但存储的是 Docker 镜像。

Docker Hub

Docker Hub 是 Docker 官方的公共镜像仓库，包含了大量官方镜像和社区镜像。

• 官方镜像：由 Docker 官方维护，如 nginx、mysql、node
• 认证镜像：由可信发布者（ISV）提供并维护
• 社区镜像：由普通用户上传，格式为 用户名/镜像名

私有仓库

企业通常搭建私有镜像仓库，常用方案：

• Docker Registry：Docker 官方提供的开源方案
• Harbor：VMware 开源的企业级镜像仓库
• Nexus：支持多种制品类型的仓库管理器
• 各云厂商：阿里云 ACR、腾讯云 TCR、AWS ECR 等

常用仓库命令

docker login               # 登录 Docker Hub
docker push myimage:1.0    # 推送镜像到仓库
docker pull myimage:1.0    # 从仓库拉取镜像
docker search nginx        # 搜索镜像

Dockerfile

Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列指令，Docker 根据这些指令自动构建镜像。

# 基础镜像
FROM node:20-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制文件
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm install

# 复制源码
COPY . .

# 暴露端口
EXPOSE 3000

# 启动命令
CMD ["node", "app.js"]

Docker Compose

Docker Compose 是用于定义和运行多容器应用的工具，通过 YAML 文件配置服务，一条命令启动所有服务。

services:
  web:
    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"
  db:
    image: mysql:8.0
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: secret

核心概念关系图

Dockerfile ──build──→ Image ──run──→ Container
                        ↑                ↓
                      pull            commit
                        ↑                ↓
                    Registry ←──push── Image

概念	类比	作用
Dockerfile	菜谱	定义如何构建镜像
Image（镜像）	菜谱做好的半成品	容器的只读模板
Container（容器）	上桌的菜	镜像的运行实例
Registry（仓库）	菜谱书店	存储和分发镜像

总结

理解这几个核心概念是学习 Docker 的基础：

1. 镜像是只读模板，通过 Dockerfile 构建
2. 容器是镜像的运行实例，拥有独立的运行环境
3. 仓库是镜像的存储和分发中心
4. Dockerfile 定义了镜像的构建过程
5. Docker Compose 用于管理多容器应用

下一节将介绍 Docker 的整体架构，帮助你理解 Docker 各组件的工作原理。