Docker 系列 | 03 - Docker 核心概念：容器 (Container) 详解与实战

引言

在之前的文章中，我们了解了 Docker 的核心概念之一——镜像（Image），它是容器的静态蓝图。本篇文章将聚焦于 Docker 的另一个核心——**容器 (Container)**。容器是镜像的运行实例，是真正承载应用程序运行的独立、隔离的环境。

理解容器的生命周期、运行方式以及如何与容器进行交互，是您开始使用 Docker 部署应用程序的关键。我们将通过理论讲解和实际操作，带您全面掌握容器。

什么是 Docker 容器？

Docker 容器是 Docker 镜像的一个可运行实例。它是一个轻量级、独立的、可执行的软件包，包含应用程序运行所需的所有组件：代码、运行时、系统工具、系统库以及配置文件。

与虚拟机不同，容器不是模拟完整的操作系统，而是利用宿主机的操作系统内核，通过 Linux 内核的 命名空间 (Namespaces) 和 控制组 (Control Groups, cgroups) 技术，实现资源隔离和限制。

容器的特点：

  • 隔离性：每个容器都有自己独立的文件系统、进程空间、网络接口和用户空间，相互之间不会干扰。
  • 可写层：容器在镜像的只读层之上添加了一个可写的“容器层”，所有运行时产生的数据变化都只发生在此层。
  • 生命周期：容器可以被创建、启动、停止、重启、删除。
  • 可移植性：容器可以在任何支持 Docker 的宿主机上运行，无论宿主机的操作系统是什么（只要 Docker 引擎支持）。

容器的生命周期

容器的生命周期相对简单，主要包括以下几个阶段：

  • **创建 (Created)**：使用 docker create 命令创建容器，但它尚未启动。
  • **运行 (Running)**：使用 docker start 命令启动已创建的容器，或使用 docker run 命令直接创建并启动容器。
  • **暂停 (Paused)**：使用 docker pause 命令暂停容器的所有进程。
  • **停止 (Stopped)**：使用 docker stop 命令优雅地停止容器中的主进程。
  • **删除 (Deleted)**：使用 docker rm 命令删除已停止的容器。

容器操作：核心命令实战

我们将通过一些常用的 Docker 命令来演示容器的创建、运行和管理。

1. 运行容器：docker run

docker run 命令是使用 Docker 最常用的命令，它集成了创建、启动和运行容器的功能。

基本语法：

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docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]

示例 1：运行一个简单的 Nginx Web 服务器

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# 运行 Nginx 容器，并将容器的 80 端口映射到主机的 8080 端口
# -d: 后台运行容器（detached mode）
# -p 8080:80: 端口映射，将主机 8080 端口映射到容器 80 端口
# --name my-nginx: 为容器指定一个名称
# nginx:latest: 使用 Nginx 的最新镜像
docker run -d -p 8080:80 --name my-nginx nginx:latest

运行后，您可以在浏览器中访问 http://localhost:8080，看到 Nginx 的欢迎页面。

示例 2：运行一个临时容器并执行命令

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# 运行一个 Ubuntu 容器，并在其中执行 `echo "Hello from Docker!"` 命令
# --rm: 容器退出后自动删除
# ubuntu:latest: 使用 Ubuntu 最新镜像
# echo "Hello from Docker!": 在容器中执行的命令
docker run --rm ubuntu:latest echo "Hello from Docker!"

这个命令会打印 Hello from Docker!，然后容器会自动退出并删除。

2. 查看运行中的容器：docker ps

docker ps 命令用于列出当前正在运行的容器。

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# 列出所有正在运行的容器
docker ps

# 列出所有容器（包括已停止的）
docker ps -a

3. 查看容器日志：docker logs

docker logs 命令用于查看容器的输出日志。

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# 查看名为 my-nginx 容器的所有日志
docker logs my-nginx

# 实时查看日志（类似 tail -f）
docker logs -f my-nginx

# 查看最近 N 行日志
docker logs --tail 10 my-nginx

4. 进入容器内部：docker exec

docker exec 命令用于在运行中的容器内执行命令。这对于调试或手动配置容器非常有用。

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# 进入 my-nginx 容器的 bash 终端
# -it: -i 保持标准输入打开，-t 分配一个伪TTY
docker exec -it my-nginx bash

# 进入容器后，你可以像在普通的 Linux 系统中一样操作
# 例如：ls -l /etc/nginx/conf.d/
# 退出容器终端：exit

5. 停止和启动容器：docker stop / docker start

  • docker stop 命令会向容器发送一个 SIGTERM 信号，等待一段时间（默认 10 秒）后如果容器仍未停止，则发送 SIGKILL 强制终止。
  • docker start 命令会启动一个或多个已停止的容器。
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# 停止名为 my-nginx 的容器
docker stop my-nginx

# 启动名为 my-nginx 的容器
docker start my-nginx

6. 重启容器：docker restart

docker restart 命令用于重启一个或多个容器。

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# 重启名为 my-nginx 的容器
docker restart my-nginx

7. 删除容器：docker rm

docker rm 命令用于删除一个或多个已停止的容器。不能删除正在运行的容器，除非使用 -f (force) 选项。

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# 删除名为 my-nginx 的容器（确保已停止）
docker rm my-nginx

# 强制删除正在运行的容器
# 注意：这会立即终止容器进程，可能导致数据丢失
docker rm -f my-nginx

# 删除所有已停止的容器
docker rm $(docker ps -aq)

容器的隔离性：命名空间 (Namespaces) 和控制组 (cgroups)

Docker 容器的隔离性是其核心优势之一。这主要归功于 Linux 内核的两种技术：

  1. 命名空间 (Namespaces):

    • 为每个容器提供独立的系统资源视图。
    • 例如，PID 命名空间让每个容器有自己的进程ID空间（容器内部的第一个进程ID通常是1）。
    • NET 命名空间让每个容器有自己的网络接口、IP 地址和路由表。
    • MNT 命名空间让每个容器有自己的文件系统挂载点。
    • UTS 命名空间让每个容器有自己的主机名和域名。
    • USER 命名空间让每个容器有自己的用户和组ID映射。

  2. 控制组 (Control Groups, cgroups):

    • 用于限制、衡量和隔离进程组的资源使用（CPU、内存、磁盘 I/O、网络带宽等）。
    • Docker 利用 cgroups 来确保每个容器只能使用分配给它的资源，避免资源争抢，保证容器运行的稳定性。

这些内核技术共同协作，为每个容器提供了一个看似独立的、完整的操作环境，而实际上它们共享着宿主机的内核，从而实现了轻量且高效的隔离。

结语

本篇文章详细讲解了 Docker 容器的概念、生命周期以及常用的操作命令。通过 docker run、docker ps、docker logs、docker exec、docker stop、docker start 和 docker rm 等命令，您已经可以自如地管理容器了。我们也初步了解了容器隔离性的底层技术。

在下一篇文章中，我们将回到镜像的构建，深入学习如何编写 Dockerfile，通过代码定义我们自己的镜像，从而实现应用程序的标准化打包。