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Docker 容器

一句话理解容器

容器是镜像的运行实例。如果把镜像比作程序，那么容器就是进程。

用面向对象编程的术语来说：镜像是类（Class），容器是对象（Instance）。

• 一个镜像可以创建多个容器
• 每个容器相互独立，互不影响
• 容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停

容器的本质

💡 笔者认为，理解这一点是理解 Docker 的关键

容器的本质是一个特殊的进程。

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     普通进程                                 │
│  • 与其他进程共享系统资源                                     │
│  • 可以看到其他进程                                          │
│  • 共享网络和文件系统                                         │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     容器进程                                 │
│  ┌───────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │  • 有自己的进程空间（看不到宿主机上的其他进程）           │ │
│  │  • 有自己的网络（独立 IP、端口）                         │ │
│  │  • 有自己的文件系统（独立的 root 目录）                  │ │
│  │  • 有自己的用户（容器内的 root ≠ 宿主机的 root）         │ │
│  └───────────────────────────────────────────────────────┘ │
│     但仍然运行在宿主机的内核上                                │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

这种隔离是通过 Linux 内核的 Namespace 技术实现的。

容器 vs 虚拟机：核心区别

很多初学者会混淆容器和虚拟机。笔者用一张图来说明：

虚拟机                              容器
┌───────────────────────┐          ┌───────────────────────┐
│   App A    │   App B  │          │   App A    │   App B  │
├────────────┼──────────┤          ├────────────┼──────────┤
│ Guest OS   │ Guest OS │          │ Container  │ Container│
│ (完整系统) │ (完整系统)│          │  (仅应用)   │  (仅应用) │
├────────────┴──────────┤          └────────────┴──────────┤
│      Hypervisor       │          │     Docker Engine     │
├───────────────────────┤          ├───────────────────────┤
│       Host OS         │          │       Host OS         │
├───────────────────────┤          ├───────────────────────┤
│      Hardware         │          │      Hardware         │
└───────────────────────┘          └───────────────────────┘
每个 VM 运行完整 OS                  所有容器共享宿主机内核

特性	容器	虚拟机
隔离级别	进程级（Namespace）	硬件级（Hypervisor）
启动时间	秒级（甚至毫秒）	分钟级
资源占用	MB 级别	GB 级别
性能损耗	几乎为零	5-20%
内核	共享宿主机内核	各自独立内核

容器的存储层

镜像层 + 容器层

当容器运行时，Docker 会在镜像的只读层之上创建一个可写层（容器存储层）：

┌─────────────────────────────────────────────┐
│       容器存储层（可读写）                    │ ← 容器运行时创建
│  运行时产生的文件变化记录在这里                │
├─────────────────────────────────────────────┤
│       镜像第 N 层（只读）                     │
├─────────────────────────────────────────────┤
│       镜像第 N-1 层（只读）                   │
├─────────────────────────────────────────────┤
│           ...                               │
├─────────────────────────────────────────────┤
│       镜像第 1 层（只读）                     │ ← 基础镜像层
└─────────────────────────────────────────────┘

Copy-on-Write（写时复制）

当容器需要修改镜像层中的文件时：

1. Docker 将该文件复制到容器存储层
2. 在容器层中进行修改
3. 原始镜像层保持不变

读取文件：直接从镜像层读取（共享，高效）
修改文件：复制到容器层，然后修改（只有这个容器能看到修改）

⚠️ 容器存储层的生命周期

笔者特别强调：这是新手最容易踩的坑！

容器存储层与容器生命周期绑定。容器删除，数据就没了！

# 创建容器，写入数据
$ docker run -it ubuntu bash
root@abc123:/# echo "important data" > /data.txt
root@abc123:/# exit

# 删除容器
$ docker rm abc123

# 数据丢了！没有任何办法恢复！

正确的数据持久化方式

按照 Docker 最佳实践，容器存储层应该保持无状态。需要持久化的数据应该使用：

方式	说明	适用场景
数据卷（Volume）	Docker 管理的存储	数据库、应用数据
绑定挂载（Bind Mount）	挂载宿主机目录	开发时共享代码

# 使用数据卷（推荐）
$ docker run -v mydata:/var/lib/mysql mysql

# 使用绑定挂载
$ docker run -v /host/path:/container/path nginx

这些位置的读写会跳过容器存储层，直接写入宿主机，性能更好，也不会随容器删除而丢失。

容器的生命周期

                ┌──────────────────────────────────────────────────┐
                │                  容器生命周期                     │
                └──────────────────────────────────────────────────┘

    docker create           docker start           docker stop
         │                       │                      │
         ▼                       ▼                      ▼
    ┌─────────┐            ┌─────────┐            ┌─────────┐
    │ Created │───────────▶│ Running │───────────▶│ Stopped │
    └─────────┘            └─────────┘            └─────────┘
         │                       │                      │
         │                       │ docker pause         │
         │                       ▼                      │
         │                 ┌─────────┐                  │
         │                 │ Paused  │                  │
         │                 └─────────┘                  │
         │                       │                      │
         │        docker rm      │     docker rm        │
         └───────────────────────┴──────────────────────┘
                                 │
                                 ▼
                           ┌──────────┐
                           │ Deleted  │
                           └──────────┘

常用生命周期命令

# 创建并启动容器（最常用）
$ docker run nginx

# 分步操作
$ docker create nginx    # 创建容器（不启动）
$ docker start abc123    # 启动容器

# 停止容器
$ docker stop abc123     # 优雅停止（发送 SIGTERM，等待后发送 SIGKILL）
$ docker kill abc123     # 强制停止（直接发送 SIGKILL）

# 暂停/恢复（不常用，但有时有用）
$ docker pause abc123    # 暂停容器内所有进程
$ docker unpause abc123  # 恢复

# 删除容器
$ docker rm abc123       # 删除已停止的容器
$ docker rm -f abc123    # 强制删除运行中的容器

容器与进程的关系

核心概念：容器的生命周期 = 主进程（PID 1）的生命周期

# 主进程运行，容器运行
# 主进程退出，容器停止

这就是为什么：

# 这个容器会立即退出（bash 没有输入就退出了）
$ docker run ubuntu

# 这个容器会持续运行（nginx 作为守护进程持续运行）
$ docker run nginx

详细解释请参考后台运行章节。

容器的隔离性

Docker 容器通过以下 Namespace 实现隔离：

Namespace	隔离内容	效果
PID	进程 ID	容器内 PID 1 是应用进程，看不到宿主机其他进程
NET	网络	独立的网络栈、IP 地址、端口
MNT	文件系统	独立的根目录和挂载点
UTS	主机名	独立的主机名和域名
IPC	进程间通信	独立的信号量、消息队列
USER	用户	独立的用户和组 ID

想深入了解？请阅读底层实现 - 命名空间。

本章小结

概念	要点
容器是什么	镜像的运行实例，本质是隔离的进程
容器 vs 虚拟机	共享内核，更轻量，但隔离性较弱
存储层	可写层随容器删除而消失
数据持久化	使用 Volume 或 Bind Mount
生命周期	与主进程（PID 1）绑定

理解了镜像和容器，接下来让我们学习仓库——存储和分发镜像的服务。

延伸阅读

• 启动容器：详细的容器启动选项
• 后台运行：理解容器为什么会"立即退出"
• 进入容器：如何操作运行中的容器
• 数据管理：Volume 和数据持久化详解