Docker 镜像管理

本章将深入讲解 Docker 镜像的管理，包括镜像的获取、构建、标记、分发和优化等核心操作。

镜像基础概念回顾

镜像的分层结构

Docker 镜像采用联合文件系统（Union File System），由多个只读层组成：

┌─────────────────────────────────────┐
│     应用层 (writable layer)         │  ← 容器运行时的可写层
├─────────────────────────────────────┤
│     Layer 4: 应用程序文件           │  ← 只读层
├─────────────────────────────────────┤
│     Layer 3: 应用依赖               │  ← 只读层
├─────────────────────────────────────┤
│     Layer 2: 运行时环境             │  ← 只读层
├─────────────────────────────────────┤
│     Layer 1: 基础操作系统           │  ← 只读层 (Base Image)
└─────────────────────────────────────┘

镜像标识

每个镜像都有唯一的标识符：

bash

# 完整格式
[registry_host[:port]/]username/repository[:tag]

# 示例
docker.io/library/nginx:1.21.6          # 官方镜像
docker.io/myuser/myapp:v1.0             # 用户镜像
registry.company.com:5000/team/app:latest # 私有仓库镜像

镜像获取操作

从仓库拉取镜像

bash

# 拉取最新版本
docker pull nginx

# 拉取指定版本
docker pull nginx:1.21.6

# 拉取指定架构的镜像
docker pull --platform linux/amd64 nginx:latest

# 从私有仓库拉取
docker pull registry.company.com:5000/myapp:v1.0

# 拉取所有标签
docker pull -a nginx

# 查看拉取进度
docker pull nginx:latest

搜索镜像

bash

# 搜索官方镜像
docker search nginx

# 限制搜索结果数量
docker search --limit 10 nginx

# 只显示官方镜像
docker search --filter is-official=true nginx

# 按星级过滤
docker search --filter stars=100 nginx

# 格式化输出
docker search --format "table {{.Name}}\t{{.Description}}\t{{.Stars}}" nginx

镜像查看操作

列出本地镜像

bash

# 列出所有镜像
docker images
docker image ls

# 显示镜像摘要
docker images --digests

# 只显示镜像 ID
docker images -q

# 显示所有镜像（包括中间层）
docker images -a

# 自定义输出格式
docker images --format "table {{.Repository}}\t{{.Tag}}\t{{.Size}}"

# 过滤镜像
docker images --filter "dangling=true"      # 悬空镜像
docker images --filter "before=nginx:latest" # 指定镜像之前创建的
docker images --filter "since=nginx:latest"  # 指定镜像之后创建的
docker images --filter "reference=nginx:*"   # 匹配名称模式

查看镜像详细信息

bash

# 查看镜像详细配置
docker inspect nginx:latest

# 获取特定信息
docker inspect --format='{{.Config.Env}}' nginx:latest
docker inspect --format='{{.Architecture}}' nginx:latest
docker inspect --format='{{.Size}}' nginx:latest

# 查看镜像历史
docker history nginx:latest

# 显示详细的历史信息
docker history --no-trunc nginx:latest

# 查看镜像层信息
docker image inspect --format='{{json .RootFS.Layers}}' nginx:latest

镜像标记操作

标记镜像

bash

# 为镜像添加新标签
docker tag nginx:latest myregistry/nginx:v1.0

# 标记为不同版本
docker tag myapp:latest myapp:v1.0
docker tag myapp:latest myapp:stable

# 标记到私有仓库
docker tag myapp:latest registry.company.com:5000/myapp:v1.0

# 查看标记结果
docker images myapp

重命名镜像

bash

# Docker 没有直接的重命名命令，需要通过标记和删除实现
# 1. 创建新标签
docker tag old-name:tag new-name:tag

# 2. 删除旧标签
docker rmi old-name:tag

# 示例：重命名镜像
docker tag myapp:old myapp:new
docker rmi myapp:old

镜像构建操作

使用 Dockerfile 构建

bash

# 基本构建命令
docker build -t myapp:v1.0 .

# 指定 Dockerfile 路径
docker build -f /path/to/Dockerfile -t myapp:v1.0 .

# 指定构建上下文
docker build -t myapp:v1.0 /path/to/context

# 从 URL 构建
docker build -t myapp:v1.0 https://github.com/user/repo.git

# 从标准输入构建
docker build -t myapp:v1.0 - < Dockerfile

# 不使用缓存构建
docker build --no-cache -t myapp:v1.0 .

# 指定构建参数
docker build --build-arg VERSION=1.0 -t myapp:v1.0 .

# 指定目标阶段（多阶段构建）
docker build --target production -t myapp:v1.0 .

# 设置内存限制
docker build -m 1g -t myapp:v1.0 .

构建示例

创建一个简单的 Node.js 应用镜像：

dockerfile

# Dockerfile
FROM node:16-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制 package.json
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm ci --only=production

# 复制应用代码
COPY . .

# 暴露端口
EXPOSE 3000

# 设置启动命令
CMD ["npm", "start"]

bash

# 构建镜像
docker build -t mynode-app:v1.0 .

# 运行容器测试
docker run -d -p 3000:3000 --name test-app mynode-app:v1.0

镜像导入导出

导出镜像

bash

# 导出单个镜像
docker save nginx:latest -o nginx.tar
docker save nginx:latest > nginx.tar

# 导出多个镜像
docker save nginx:latest ubuntu:20.04 -o images.tar

# 压缩导出
docker save nginx:latest | gzip > nginx.tar.gz

# 查看导出文件大小
ls -lh nginx.tar

导入镜像

bash

# 导入镜像
docker load -i nginx.tar
docker load < nginx.tar

# 导入压缩镜像
gunzip -c nginx.tar.gz | docker load

# 验证导入结果
docker images nginx

容器导出为镜像

bash

# 从运行中的容器创建镜像
docker commit container_name new_image:tag

# 添加提交信息
docker commit -m "Added new feature" -a "Author Name" container_name new_image:tag

# 指定配置变更
docker commit --change='CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]' container_name new_image:tag

# 暂停容器后提交
docker commit --pause=true container_name new_image:tag

镜像删除操作

删除镜像

bash

# 删除单个镜像
docker rmi nginx:latest

# 删除多个镜像
docker rmi nginx:latest ubuntu:20.04

# 强制删除镜像
docker rmi -f nginx:latest

# 删除所有悬空镜像
docker image prune

# 删除所有未使用的镜像
docker image prune -a

# 删除指定时间之前的镜像
docker image prune --filter "until=24h"

# 批量删除镜像
docker rmi $(docker images -q)
docker rmi $(docker images --filter "dangling=true" -q)

清理镜像空间

bash

# 查看 Docker 磁盘使用情况
docker system df

# 详细查看磁盘使用
docker system df -v

# 清理所有未使用的资源
docker system prune

# 清理所有资源（包括未使用的镜像）
docker system prune -a

# 清理指定时间之前的资源
docker system prune --filter "until=72h"

# 强制清理（不询问确认）
docker system prune -f

镜像仓库操作

登录和认证

bash

# 登录 Docker Hub
docker login

# 登录私有仓库
docker login registry.company.com:5000

# 使用用户名密码登录
docker login -u username -p password registry.company.com:5000

# 从文件读取密码
cat password.txt | docker login -u username --password-stdin

# 查看登录信息
cat ~/.docker/config.json

# 登出
docker logout
docker logout registry.company.com:5000

推送镜像

bash

# 推送到 Docker Hub
docker push myuser/myapp:v1.0

# 推送到私有仓库
docker push registry.company.com:5000/myapp:v1.0

# 推送所有标签
docker push -a myuser/myapp

# 查看推送进度
docker push myuser/myapp:v1.0

私有仓库配置

bash

# 运行本地 Registry
docker run -d -p 5000:5000 --name registry registry:2

# 推送到本地仓库
docker tag myapp:v1.0 localhost:5000/myapp:v1.0
docker push localhost:5000/myapp:v1.0

# 从本地仓库拉取
docker pull localhost:5000/myapp:v1.0

# 配置不安全的仓库（/etc/docker/daemon.json）
{
  "insecure-registries": ["registry.company.com:5000"]
}

镜像优化技巧

减小镜像大小

dockerfile

# 1. 使用多阶段构建
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

FROM node:16-alpine
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules
CMD ["node", "dist/index.js"]

# 2. 使用 .dockerignore 文件
# .dockerignore
node_modules
npm-debug.log
.git
.gitignore
README.md
.env
coverage
.nyc_output

# 3. 合并 RUN 指令
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y curl && \
    apt-get clean && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 4. 使用轻量级基础镜像
FROM alpine:3.14
FROM node:16-alpine
FROM python:3.9-slim

镜像安全优化

dockerfile

# 1. 使用非 root 用户
FROM node:16-alpine
RUN addgroup -g 1001 -S nodejs
RUN adduser -S nextjs -u 1001
USER nextjs

# 2. 只安装必要的包
RUN apk add --no-cache curl

# 3. 设置只读根文件系统
FROM alpine:3.14
RUN adduser -D -s /bin/sh appuser
USER appuser
# 运行时使用 --read-only 标志

# 4. 扫描镜像漏洞
docker scan myapp:v1.0

构建缓存优化

dockerfile

# 1. 优化层顺序（变化少的层放前面）
FROM node:16-alpine
WORKDIR /app

# 先复制依赖文件
COPY package*.json ./
RUN npm ci

# 后复制应用代码
COPY . .
RUN npm run build

# 2. 使用 BuildKit 缓存挂载
# syntax=docker/dockerfile:1
FROM node:16-alpine
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN --mount=type=cache,target=/root/.npm \
    npm ci

# 3. 使用外部缓存
docker buildx build --cache-from type=registry,ref=myapp:cache \
                   --cache-to type=registry,ref=myapp:cache \
                   -t myapp:v1.0 .

镜像分析工具

使用 dive 分析镜像

bash

# 安装 dive
curl -OL https://github.com/wagoodman/dive/releases/download/v0.10.0/dive_0.10.0_linux_amd64.deb
sudo apt install ./dive_0.10.0_linux_amd64.deb

# 分析镜像
dive nginx:latest

# 分析本地构建的镜像
dive myapp:v1.0

使用 docker-slim 优化镜像

bash

# 安装 docker-slim
curl -sL https://raw.githubusercontent.com/docker-slim/docker-slim/master/scripts/install-dockerslim.sh | sudo -E bash -

# 优化镜像
docker-slim build --target nginx:latest --tag nginx:slim

# 查看优化结果
docker images nginx

实战练习

练习 1：构建 Python Web 应用镜像

dockerfile

# Dockerfile
FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 安装系统依赖
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y --no-install-recommends gcc && \
    apt-get clean && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 复制依赖文件
COPY requirements.txt .

# 安装 Python 依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 复制应用代码
COPY . .

# 创建非 root 用户
RUN useradd --create-home --shell /bin/bash app && \
    chown -R app:app /app
USER app

# 暴露端口
EXPOSE 8000

# 启动命令
CMD ["python", "app.py"]

bash

# 构建镜像
docker build -t python-web:v1.0 .

# 运行测试
docker run -d -p 8000:8000 --name python-app python-web:v1.0

# 查看镜像大小
docker images python-web:v1.0

练习 2：多阶段构建 Go 应用

dockerfile

# 多阶段构建 Dockerfile
# 构建阶段
FROM golang:1.19-alpine AS builder

WORKDIR /app
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download

COPY . .
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o main .

# 运行阶段
FROM alpine:3.16

RUN apk --no-cache add ca-certificates
WORKDIR /root/

# 从构建阶段复制二进制文件
COPY --from=builder /app/main .

# 创建非 root 用户
RUN adduser -D -s /bin/sh appuser
USER appuser

EXPOSE 8080
CMD ["./main"]

bash

# 构建镜像
docker build -t go-app:v1.0 .

# 比较镜像大小
docker images go-app:v1.0
docker images golang:1.19-alpine

练习 3：镜像仓库管理

bash

# 1. 启动本地仓库
docker run -d -p 5000:5000 --name local-registry \
  -v registry-data:/var/lib/registry \
  registry:2

# 2. 构建并推送镜像
docker build -t myapp:v1.0 .
docker tag myapp:v1.0 localhost:5000/myapp:v1.0
docker push localhost:5000/myapp:v1.0

# 3. 查看仓库内容
curl http://localhost:5000/v2/_catalog
curl http://localhost:5000/v2/myapp/tags/list

# 4. 从仓库拉取镜像
docker rmi localhost:5000/myapp:v1.0
docker pull localhost:5000/myapp:v1.0

常见问题和解决方案

问题 1：镜像构建失败

bash

# 检查 Dockerfile 语法
docker build --no-cache -t test .

# 逐步构建调试
docker build --target stage1 -t debug .
docker run -it debug /bin/bash

# 查看构建历史
docker history image_name

问题 2：镜像过大

bash

# 分析镜像层
docker history --no-trunc image_name

# 使用 dive 分析
dive image_name

# 优化建议
# 1. 使用多阶段构建
# 2. 合并 RUN 指令
# 3. 清理缓存和临时文件
# 4. 使用 .dockerignore

问题 3：推送失败

bash

# 检查登录状态
docker login

# 检查镜像标签
docker images

# 重新标记镜像
docker tag local_image:tag registry/image:tag

# 检查网络连接
ping registry.domain.com

问题 4：悬空镜像过多

bash

# 查看悬空镜像
docker images --filter "dangling=true"

# 清理悬空镜像
docker image prune

# 定期清理脚本
#!/bin/bash
docker image prune -f
docker container prune -f
docker volume prune -f
docker network prune -f

本章小结

本章全面介绍了 Docker 镜像管理的各个方面：

关键要点：

镜像获取：拉取、搜索、导入镜像
镜像查看：列出、检查、分析镜像
镜像构建：使用 Dockerfile 构建自定义镜像
镜像标记：版本管理和命名规范
镜像分发：推送到仓库和私有仓库管理
镜像优化：减小大小、提高安全性、优化构建

最佳实践：

使用具体的镜像标签而不是 latest
定期清理未使用的镜像
使用多阶段构建减小镜像大小
遵循镜像安全最佳实践
合理使用构建缓存

在下一章中，我们将学习 Docker 的数据管理，包括数据卷、绑定挂载和数据持久化策略。

Docker 镜像管理 ​

镜像基础概念回顾 ​

镜像的分层结构 ​

镜像标识 ​

镜像获取操作 ​

从仓库拉取镜像 ​

搜索镜像 ​

镜像查看操作 ​

列出本地镜像 ​

查看镜像详细信息 ​

镜像标记操作 ​

标记镜像 ​

重命名镜像 ​

镜像构建操作 ​

使用 Dockerfile 构建 ​

构建示例 ​

镜像导入导出 ​

导出镜像 ​

导入镜像 ​

容器导出为镜像 ​

镜像删除操作 ​

删除镜像 ​

清理镜像空间 ​

镜像仓库操作 ​

登录和认证 ​

推送镜像 ​

私有仓库配置 ​

镜像优化技巧 ​

减小镜像大小 ​

镜像安全优化 ​

构建缓存优化 ​

镜像分析工具 ​

使用 dive 分析镜像 ​

使用 docker-slim 优化镜像 ​

实战练习 ​

练习 1：构建 Python Web 应用镜像 ​

练习 2：多阶段构建 Go 应用 ​

练习 3：镜像仓库管理 ​

常见问题和解决方案 ​

问题 1：镜像构建失败 ​

问题 2：镜像过大 ​

问题 3：推送失败 ​

问题 4：悬空镜像过多 ​

本章小结 ​

延伸阅读 ​

Docker 镜像管理

镜像基础概念回顾

镜像的分层结构

镜像标识

镜像获取操作

从仓库拉取镜像

搜索镜像

镜像查看操作

列出本地镜像

查看镜像详细信息

镜像标记操作

标记镜像

重命名镜像

镜像构建操作

使用 Dockerfile 构建

构建示例

镜像导入导出

导出镜像

导入镜像

容器导出为镜像

镜像删除操作

删除镜像

清理镜像空间

镜像仓库操作

登录和认证

推送镜像

私有仓库配置

镜像优化技巧

减小镜像大小

镜像安全优化

构建缓存优化

镜像分析工具

使用 dive 分析镜像

使用 docker-slim 优化镜像

实战练习

练习 1：构建 Python Web 应用镜像

练习 2：多阶段构建 Go 应用

练习 3：镜像仓库管理

常见问题和解决方案

问题 1：镜像构建失败

问题 2：镜像过大

问题 3：推送失败

问题 4：悬空镜像过多

本章小结

延伸阅读