Docker容器化应用部署完全指南

本文最后更新于 1 分钟前，文中所描述的信息可能已发生改变。

容器化技术彻底改变了应用程序的开发、测试和部署方式。Docker 作为最流行的容器平台，提供了一种轻量级、可移植且独立的方式来打包和运行应用程序。本文将详细介绍如何使用 Docker 进行应用程序容器化和部署。

Docker 基础概念

在深入了解部署过程之前，先来理解几个关键概念：

容器（Container）：轻量级、可执行的软件包，包含应用程序及其所有依赖
镜像（Image）：容器的不可变模板，用于创建容器
Dockerfile：构建镜像的脚本文件
仓库（Repository）：存储和分发 Docker 镜像的地方
Docker Compose：定义和运行多容器 Docker 应用的工具
Docker Swarm/Kubernetes：容器编排工具，管理多个容器的部署

安装 Docker

Linux（Ubuntu）

bash

# 更新软件包索引
sudo apt update

# 安装依赖
sudo apt install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

# 添加 Docker 源
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

# 再次更新软件包索引
sudo apt update

# 安装 Docker
sudo apt install docker-ce

# 验证 Docker 是否安装成功
docker --version

macOS

最简单的方式是安装 Docker Desktop for Mac：

从 Docker 官网下载 Docker Desktop
双击 .dmg 文件并将 Docker 拖到应用程序文件夹
启动 Docker Desktop 应用程序

Windows

与 macOS 类似，安装 Docker Desktop for Windows：

从 Docker 官网下载 Docker Desktop
运行安装程序
启动 Docker Desktop 应用程序

创建 Docker 镜像

编写 Dockerfile

以一个简单的 Node.js 应用为例：

dockerfile

# 使用官方 Node.js 镜像作为基础镜像
FROM node:18-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制 package.json 和 package-lock.json 文件
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm ci

# 复制源代码
COPY . .

# 如果有构建步骤（例如 TypeScript 编译或 Next.js 构建）
RUN npm run build

# 设置环境变量
ENV NODE_ENV=production

# 开放端口
EXPOSE 3000

# 设置启动命令
CMD ["npm", "start"]

Dockerfile 最佳实践

使用精简的基础镜像：例如 Alpine 版本的镜像
多阶段构建：减小最终镜像的大小
合理使用缓存：将变更频率较低的指令放在前面
减少层数：合并相关的 RUN 命令
使用 .dockerignore：排除不需要的文件

.dockerignore 示例：

node_modules
npm-debug.log
Dockerfile
.dockerignore
.git
.gitignore
README.md

构建镜像

bash

# 语法: docker build -t 名称:标签 构建上下文路径
docker build -t myapp:1.0 .

多阶段构建示例（前端应用）

dockerfile

# 构建阶段
FROM node:18-alpine AS build

WORKDIR /app

COPY package*.json ./
RUN npm ci

COPY . .
RUN npm run build

# 生产阶段
FROM nginx:alpine

# 将构建阶段的产物复制到 Nginx 目录
COPY --from=build /app/dist /usr/share/nginx/html

EXPOSE 80

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

运行 Docker 容器

基本运行

bash

# 语法: docker run [选项] 镜像名 [命令]
docker run -d -p 3000:3000 --name myapp myapp:1.0

常用选项：

-d：在后台运行容器
-p host:container：端口映射
--name：容器命名
-v host:container：卷挂载
-e KEY=VALUE：环境变量
--network：指定网络
--restart：重启策略

查看容器

bash

# 查看运行中的容器
docker ps

# 查看所有容器
docker ps -a

# 查看容器日志
docker logs myapp

# 实时查看日志
docker logs -f myapp

管理容器

bash

# 停止容器
docker stop myapp

# 启动已停止的容器
docker start myapp

# 重启容器
docker restart myapp

# 删除容器（需要先停止）
docker rm myapp

# 强制删除容器
docker rm -f myapp

使用 Docker Compose 管理多容器应用

创建 docker-compose.yml

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    build:
      context: ./frontend
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - "3000:80"
    depends_on:
      - api
    environment:
      - API_URL=http://api:5000

  api:
    build:
      context: ./backend
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - "5000:5000"
    depends_on:
      - db
    environment:
      - DB_HOST=db
      - DB_USER=postgres
      - DB_PASSWORD=secret
      - DB_NAME=myapp
    volumes:
      - ./uploads:/app/uploads

  db:
    image: postgres:13-alpine
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data
    environment:
      - POSTGRES_USER=postgres
      - POSTGRES_PASSWORD=secret
      - POSTGRES_DB=myapp

volumes:
  postgres_data:

使用 Docker Compose 命令

bash

# 启动所有服务
docker-compose up -d

# 查看服务状态
docker-compose ps

# 查看服务日志
docker-compose logs

# 查看特定服务的日志
docker-compose logs api

# 停止所有服务
docker-compose down

# 停止并删除所有卷
docker-compose down -v

数据持久化

挂载卷

Docker 提供三种主要的数据挂载方式：

卷（Volumes）：由 Docker 管理的持久化存储
绑定挂载（Bind mounts）：将主机上的目录挂载到容器
tmpfs 挂载：在内存中存储临时数据

创建和使用命名卷：

bash

# 创建卷
docker volume create mydata

# 使用卷
docker run -v mydata:/app/data myapp:1.0

在 Docker Compose 中使用卷：

yaml

services:
  app:
    image: myapp:1.0
    volumes:
      - mydata:/app/data

volumes:
  mydata:

使用绑定挂载进行开发

在开发环境中，可以使用绑定挂载实现代码热更新：

bash

docker run -v $(pwd):/app myapp:1.0

应用程序配置

环境变量

通过环境变量传递配置是 Docker 的最佳实践：

bash

docker run -e DATABASE_URL=postgres://user:pass@db:5432/dbname myapp:1.0

配置文件

对于复杂配置，可以挂载配置文件：

bash

docker run -v ./config.json:/app/config.json myapp:1.0

使用 Docker Secrets（Swarm 模式）

对于敏感信息，可以使用 Docker Secrets：

bash

# 创建密钥
echo "supersecretpassword" | docker secret create db_password -

# 在服务中使用密钥
docker service create \
  --name myapp \
  --secret db_password \
  myapp:1.0

容器网络

网络类型

Docker 提供了几种不同的网络驱动：

bridge：默认网络，适用于单机容器通信
host：使用主机网络，无隔离
overlay：用于 Swarm 服务，实现跨主机通信
macvlan：为容器分配 MAC 地址，直接连接物理网络
none：禁用网络

创建自定义网络

bash

# 创建网络
docker network create mynetwork

# 将容器连接到网络
docker run --network mynetwork myapp:1.0

在 Docker Compose 中：

yaml

networks:
  frontend:
  backend:

services:
  web:
    networks:
      - frontend
  api:
    networks:
      - frontend
      - backend
  db:
    networks:
      - backend

生产环境部署

单主机部署

对于小型应用，可以使用 Docker Compose 进行单主机部署：

准备服务器并安装 Docker
编写生产环境的 docker-compose.yml
使用 docker-compose up -d 启动服务
配置反向代理和 HTTPS（如 Nginx）

使用容器编排系统

对于较大规模应用，推荐使用容器编排工具：

Docker Swarm

Docker 内置的编排工具，适合 Docker 重度用户：

bash

# 初始化 Swarm
docker swarm init

# 创建服务
docker service create \
  --name myapp \
  --replicas 3 \
  --publish 80:3000 \
  myapp:1.0

使用 Docker Stack 部署多容器应用：

bash

docker stack deploy -c docker-compose.yml mystack

Kubernetes

更强大、更复杂的容器编排平台：

准备 Kubernetes 集群（可使用 GKE、AKS、EKS 等托管服务）
编写 Kubernetes 资源文件（Deployment、Service、ConfigMap 等）
使用 kubectl apply 部署应用

持续集成和持续部署

GitHub Actions 示例

yaml

name: Build and Deploy

on:
  push:
    branches: [ main ]

jobs:
  build-and-deploy:
    runs-on: ubuntu-latest
    
    steps:
    - name: Checkout code
      uses: actions/checkout@v3
      
    - name: Login to Docker Hub
      uses: docker/login-action@v2
      with:
        username: ${{ secrets.DOCKER_HUB_USERNAME }}
        password: ${{ secrets.DOCKER_HUB_TOKEN }}
        
    - name: Build and push
      uses: docker/build-push-action@v4
      with:
        context: .
        push: true
        tags: |
          username/myapp:latest
          username/myapp:${{ github.sha }}
          
    - name: Deploy to production
      uses: appleboy/ssh-action@v0.1.10
      with:
        host: ${{ secrets.SSH_HOST }}
        username: ${{ secrets.SSH_USERNAME }}
        key: ${{ secrets.SSH_PRIVATE_KEY }}
        script: |
          cd /opt/myapp
          docker-compose pull
          docker-compose up -d

容器监控和日志

监控解决方案

Prometheus + Grafana：开源监控和可视化方案
Docker Stats：基本的容器资源使用统计
cAdvisor：容器资源使用和性能特性分析器

日志管理

ELK Stack：Elasticsearch, Logstash, Kibana
Fluentd/Fluent Bit：轻量级日志收集器

安全最佳实践

使用官方镜像，避免使用不可信的第三方镜像
定期更新基础镜像，确保安全补丁
以非 root 用户运行容器

dockerfile

FROM node:18-alpine

# 创建非 root 用户
RUN addgroup -g 1000 appuser && \
    adduser -u 1000 -G appuser -s /bin/sh -D appuser

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制应用代码
COPY --chown=appuser:appuser . .

# 切换到非 root 用户
USER appuser

# ...其余部分

使用只读文件系统

bash

docker run --read-only myapp:1.0

限制容器资源

bash

docker run --memory="500m" --cpus="1.5" myapp:1.0

使用 Docker Content Trust 签名镜像

bash

# 启用 DCT
export DOCKER_CONTENT_TRUST=1

# 推送签名镜像
docker push myapp:1.0

扫描镜像漏洞

bash

# 使用 Docker Scout CLI
docker scout cves myapp:1.0

常见挑战与解决方案

容器化现有应用

分析应用依赖：理解应用所需的环境、库和配置
确定状态存储：识别需要持久化的数据
拆分服务：考虑将单体应用拆分为多个容器

容器化数据库

生产环境中容器化数据库需要特别注意：

使用命名卷：确保数据持久化
配置适当的内存和 CPU 限制
考虑备份策略
使用复制和高可用方案

对于生产环境，可能需要考虑使用托管数据库服务（如 RDS、Cloud SQL）而非自行容器化数据库。

调试容器

bash

# 进入运行中的容器
docker exec -it myapp sh

# 查看容器详情
docker inspect myapp

# 查看容器资源使用情况
docker stats myapp

高级主题

多架构构建

为不同的 CPU 架构构建镜像：

bash

# 创建构建器
docker buildx create --use

# 构建多架构镜像
docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm64 -t myapp:1.0 --push .

使用 Docker Registry

搭建私有 Docker Registry：

bash

docker run -d -p 5000:5000 --name registry registry:2

# 标记本地镜像
docker tag myapp:1.0 localhost:5000/myapp:1.0

# 推送到私有仓库
docker push localhost:5000/myapp:1.0

总结

容器化部署为应用程序提供了一致、可靠且可扩展的环境。通过 Docker：

开发者可以更专注于代码而非环境
应用可以在任何支持 Docker 的地方运行
基础设施可以更高效地利用
微服务架构变得更加实用

本指南涵盖了 Docker 容器化部署的核心概念和实践。通过遵循这些最佳实践和技巧，你可以充分利用容器技术的优势，简化应用的开发、测试和部署流程。

随着应用规模的增长，可以考虑探索更高级的容器编排平台，如 Kubernetes，以提供更强大的自动化、扩展和自修复能力。

Docker 基础概念 ​

安装 Docker ​

Linux（Ubuntu） ​

macOS ​

Windows ​

创建 Docker 镜像 ​

编写 Dockerfile ​

Dockerfile 最佳实践 ​

构建镜像 ​

多阶段构建示例（前端应用） ​

运行 Docker 容器 ​

基本运行 ​

查看容器 ​

管理容器 ​

使用 Docker Compose 管理多容器应用 ​

创建 docker-compose.yml ​

使用 Docker Compose 命令 ​

数据持久化 ​

挂载卷 ​

使用绑定挂载进行开发 ​

应用程序配置 ​

环境变量 ​

配置文件 ​

使用 Docker Secrets（Swarm 模式） ​

容器网络 ​

网络类型 ​

创建自定义网络 ​

生产环境部署 ​

单主机部署 ​

使用容器编排系统 ​

Docker Swarm ​

Kubernetes ​

持续集成和持续部署 ​

GitHub Actions 示例 ​

容器监控和日志 ​

监控解决方案 ​

日志管理 ​

安全最佳实践 ​

常见挑战与解决方案 ​

容器化现有应用 ​

容器化数据库 ​

调试容器 ​

高级主题 ​

多架构构建 ​

使用 Docker Registry ​

总结 ​

Docker 基础概念

安装 Docker

Linux（Ubuntu）

macOS

Windows

创建 Docker 镜像

编写 Dockerfile

Dockerfile 最佳实践

构建镜像

多阶段构建示例（前端应用）

运行 Docker 容器

基本运行

查看容器

管理容器

使用 Docker Compose 管理多容器应用

创建 docker-compose.yml

使用 Docker Compose 命令

数据持久化

挂载卷

使用绑定挂载进行开发

应用程序配置

环境变量

配置文件

使用 Docker Secrets（Swarm 模式）

容器网络

网络类型

创建自定义网络

生产环境部署

单主机部署

使用容器编排系统

Docker Swarm

Kubernetes

持续集成和持续部署

GitHub Actions 示例

容器监控和日志

监控解决方案

日志管理

安全最佳实践

常见挑战与解决方案

容器化现有应用

容器化数据库

调试容器

高级主题

多架构构建

使用 Docker Registry

总结