【Docker 新手入门指南】第二章：架构概述

【Docker 新手入门指南】系列文章目录

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• 【Docker 新手入门指南】第一章：前言
  
• 【Docker 新手入门指南】第二章：架构概述
  

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【Docker 新手入门指南】第二章：架构概述

一、架构概述

Docker 采用客户端-服务器（C/S）模式，通过各组件协同实现容器化应用的全生命周期管理。核心上风在于：

• 应用封装性：将应用及其依靠打包为可移植容器
  
• 环境同等性：确保应用在差别环境中运行行为同等
  
• 资源轻量化：基于操纵系统级虚拟化技能，启动秒级响应
  

二、容器与镜像的关系

Docker概念对应面向对象模型核心特征镜像（Image）类（Class）只读模板，包含运行环境和应用代码容器（Container）对象（Object）可运行实例，基于镜像创建，支持读写层叠加 三、架构示意图

四、核心工作流程

     五、核心组件剖析

1. Docker 客户端（Docker Client）

• 定位：用户交互入口，通过CLI发送指令
  
• 通讯方式：
  
  
  
  • REST API（默认通过Unix套接字 /var/run/docker.sock）
    
  • 远程API（需配置TCP端口）
    
  
  
• 常用命令：
  1. docker run -d --name my_container nginx  # 启动容器
  2. docker build -t my_image .               # 构建镜像
  3. docker exec my_container ls /app          # 进入容器执行命令

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2. Docker 守护历程（Docker Daemon）

• 历程名：dockerd，负责配景任务处置处罚
  
• 核心职责：
  
  
  
  • 镜像构建（docker build）与堆栈交互
    
  • 容器生命周期管理（创建/启动/制止）
    
  • 网络（Network）和存储（Volume）管理
    
  
  
• 启动命令：
  1. sudo systemctl start docker  # 系统服务启动
  2. dockerd --experimental       # 带实验功能启动

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3. Docker 引擎API（Docker Engine API）

• 接口类型：RESTful风格，支持HTTP请求
  
• 典型用法：
  1. # 查询版本信息
  2. curl --unix-socket /var/run/docker.sock http://localhost/version
  4. # 通过API创建容器（JSON格式请求）
  5. curl -X POST "http://localhost/v1.43/containers/create" \
  6.   -H "Content-Type: application/json" \
  7.   -d '{"Image":"nginx","Name":"api_container"}'

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4. Docker 容器（Docker Containers）

• 技能实现：基于Linux Namespace+Cgroups实现隔离与资源限制
  
• 生命周期阶段：
  1. created（创建） → running（运行） → paused（暂停） → stopped（停止） → deleted（删除）

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• 数据持久化：
  
  
  
  • 绑定挂载（Bind Mounts）：直接映射主机目录
    
  • 卷（Volumes）：Docker管理的独立存储（推荐方案）
    
  
  

5. Docker 镜像（Docker Images）

• 构建机制：
  
  
  
  • 分层存储（Layered Storage），每层可复用
    
  • 基于UnionFS（如AUFS、OverlayFS）实现层叠加
    
  
  
• 最佳实践：
  1. FROM python:3.9-slim  # 使用官方基础镜像
  2. WORKDIR /app          # 设置工作目录
  3. COPY requirements.txt .
  4. RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt  # 分层安装依赖
  5. COPY . .
  6. CMD ["python", "app.py"]

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6. Docker 堆栈（Docker Registries）

• 类型划分：
  
  
  
  • 公共堆栈：Docker Hub（默认）、Google Container Registry
    
  • 私有堆栈：Harbor、Nexus Repository
    
  
  
• 操纵示例：
  1. docker login -u username docker.io  # 登录公共仓库
  2. docker tag my_image:v1 username/my_image:v1
  3. docker push username/my_image:v1     # 推送镜像

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7. Docker Compose（多容器编排）

• 核心功能：通过docker-compose.yml界说复杂应用
  
• 示例配置：
  1. version: '3.8'
  2. services:
  3.   web:
  4.     image: nginx:alpine
  5.     ports:
  6.       - "80:80"
  7.     volumes:
  8.       - static_files:/usr/share/nginx/html
  9.   db:
  10.     image: mysql:5.7
  11.     environment:
  12.       MYSQL_ROOT_PASSWORD: secret
  13.     volumes:
  14.       - db_data:/var/lib/mysql
  15. volumes:
  16.   static_files:
  17.   db_data:

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  1. docker-compose up -d  # 后台启动所有服务
  2. docker-compose scale web=3  # 水平扩展web服务到3个实例

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8. Docker Swarm（集群管理）

• 节点类型：
  
  
  
  • Manager节点：负责集群管理和调理
    
  • Worker节点：实行容器部署任务
    
  
  
• 集群操纵：
  1. docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.100  # 初始化管理节点
  2. docker swarm join --token <token> manager_ip:2377  # 工作节点加入集群
  3. docker service create --replicas 5 --name web nginx  # 创建分布式服务

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9. Docker 网络（Docker Networks）

• 内置网络模式：   模式特点形貌bridge默认模式，容器间通过虚拟网桥通讯host共享主机网络命名空间，无网络隔离none禁用网络，容器仅能本地通讯overlay跨主机通讯，支持Swarm集群
  
• 操纵示例：
  1. docker network create --driver bridge my_bridge_net  # 创建桥接网络
  2. docker run -d --network my_bridge_net --name app_container app_image

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10. Docker 卷（Docker Volumes）

• 类型对比：   类型存储位置生命周期管理本地卷Docker管理的存储路径随容器删除自动清理（可配置保留）绑定挂载主机任意路径依靠主机文件系统
  
• 最佳实践：
  1. docker volume create my_database_volume  # 创建命名卷
  2. docker run -d \
  3.   -v my_database_volume:/var/lib/mysql \
  4.   --name mysql_container mysql:latest

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六、扩展组件

• Docker Trusted Registry（DTR）：企业级镜像安全管理
  
• Docker Content Trust（DCT）：镜像签名与验证
  
• Docker Machine：跨主机环境管理（逐步被Kubernetes替代）
  

通过明白这些核心组件的协同工作，开辟者可以高效实现应用容器化、集群部署和微服务架构。