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容器管理：镜像、网络与存储全解析
1. 管理容器镜像
1.1 使用不同注册表的私有仓库
默认情况下，
docker login
命令会尝试连接到 Docker Hub。若要连接其他注册表服务，需对
docker login
命令稍作修改，示例如下：
docker login some.registry.com:8000
执行此命令后，就可以像平常一样使用
pull
命令从该注册表服务的仓库中拉取镜像。
1.2 处理镜像版本控制
随着容器镜像新版本的创建，需要一种方法来跟踪容器的版本。常用的方法是使用标签（tags）来跟踪新的容器镜像版本。
-
获取镜像 ID
：运行
docker images
命令获取镜像 ID。
docker images
-
为镜像打标签
：使用
docker tag命令为镜像打标签，语法如下：
docker tag <image_id> image/tag
例如，为 ID 为
b5f8b706670f
的
coreiis
容器镜像打
v1.0
标签：
docker tag b5f8b706670f coreiis:v1.0
再次运行
docker images
命令，就能看到新的标签。
2. 容器网络
2.1 不同类型的网络连接
Windows 容器网络有五种不同的模式：
| 网络模式 | 描述 | 使用场景 |
| ---- | ---- | ---- |
| NAT | 默认网络模式，容器运行时若未指定其他网络，将分配到 NAT 网络，并从
172.16.0.0/16
范围内分配 IP 地址。 | 开发者或家庭实验室 |
| Overlay | 当 Docker 引擎配置为 Swarm 模式时，允许容器与其他容器主机上的容器通信。 | Docker Swarm 多节点架构 |
| Transparent | 类似于传统网络连接，容器可直接与外部世界交互。 | 开发者或小规模部署 |
| L2bridge | 容器与容器主机处于同一子网，并通过外部交换机连接到物理网络。 | Kubernetes 和 Microsoft SDN |
| L2tunnel | 专为 Microsoft 云栈和 Azure 设计，与 L2bridge 类似，但所有容器间通信都发送到物理 Hyper - V 主机。 | 仅适用于 Azure |
2.2 查看网络适配器和虚拟交换机
-
查看容器网络
：运行
docker network ls命令列出为容器定义的所有网络。若未配置，将看到 Docker 引擎首次运行时创建的默认 NAT 连接。
docker network ls
-
查看虚拟交换机
：运行
Get - VMSwitch命令查看当前机器上的虚拟交换机。若为全新安装，通常只有一个名为 NAT 的内部虚拟交换机。
Get - VMSwitch
2.3 配置网络地址转换（NAT）网络连接
默认会创建一个 NAT 网络，但受限于 Microsoft 分配的
172.16.0.0/16
大子网。若要定义更小的子网，可使用以下命令创建自定义 NAT 连接：
docker network create -d nat --subnet=<subnet with cidr> --gateway=<network_gwaddress> <nat_network_name>
运行此命令后，可使用
docker network ls
命令查看新创建的 NAT 连接。
2.4 配置透明网络连接
透明网络连接使容器能直接与外部世界交互，创建透明网络的命令比创建 NAT 网络的命令更简单，无需定义子网或默认网关：
docker network create -d transparent <network_name>
此命令会创建透明网络和对应的外部虚拟交换机（若之前没有）。若要控制容器流量通过的网络适配器，可绑定到特定网络接口：
docker network create -d transparent -o com.docker.network.windowsshim.interface="net_adapter_name" <network_name>
2.5 配置覆盖网络连接
覆盖网络用于支持 Docker Swarm 中容器主机间的容器通信。需注意，编写本文时，Windows 容器节点不支持加密覆盖网络。创建覆盖网络的命令如下：
docker network create -d overlay <network_name>
为支持覆盖网络通信，需在容器主机上打开以下防火墙端口：
- TCP 2377：集群管理流量
- TCP/UDP 7946：节点间通信
- UDP 4789：覆盖网络通信
2.6 配置 L2bridge 网络连接
L2bridge 网络使容器与容器主机处于同一子网，并通过外部交换机连接到物理网络。创建 L2bridge 网络的命令如下：
docker network create -d l2bridge --subnet=192.168.1.0/24 --gateway= 192.168.1.1 BridgeNet
运行命令后，可使用
docker network ls
和
Get - VMSwitch
命令验证网络连接是否创建成功。
2.7 配置 L2tunnel 网络连接
L2tunnel 连接专为 Microsoft 云栈和 Azure 设计，与 L2bridge 类似，但所有容器间通信都发送到物理 Hyper - V 主机。创建 L2tunnel 网络的命令如下：
docker network create -d l2tunnel --subnet=192.168.1.0/24 --gateway= 192.168.1.1 TunnelNet
同样，可使用
docker network ls
和
Get - VMSwitch
命令验证网络连接是否创建成功。
2.8 删除网络连接
若需要删除已配置的网络连接，可使用
docker network rm
命令，示例如下：
docker network rm <network name>
例如，删除名为
BridgeNet
的 L2bridge 网络：
docker network rm BridgeNet
2.9 连接到网络
在运行容器时，可使用以下命令指定容器要连接的网络：
docker run -dit --network=<network_name> <image_name>
对于某些类型的网络连接（如透明网络和 L2bridge 网络，若容器主机是虚拟机），可能需要启用媒体访问控制（MAC）地址欺骗，可运行以下命令：
Get - VMNetworkAdapter -VMName <container_host_name> | Set - VMNetworkAdapter -MacAddressSpoofing On
3. 容器存储
3.1 了解容器存储
Windows 容器中的存储称为层存储，因为对容器所做的更改是基于基础容器镜像的一层。默认情况下，层存储在
C:\ProgramData\docker
下的
image
和
windowsfilter
目录中。
若要更改存储位置，可在 Docker 引擎的配置文件
daemon.json
中添加
data - root
条目，并指定存储层的路径。最佳实践是将其设置在系统卷以外的位置。同时，不要直接通过文件系统更改层，应使用 Docker 命令（如
docker images
、
docker rmi
和
docker pull
）来管理层。
3.2 在容器内创建卷
若应用程序需要自己的卷，可在运行时创建卷。创建卷的命令如下：
docker run -it -v <volumepath> <imagename>
例如，为
coreiis
容器镜像创建一个名为
Data
的卷：
docker run -it -v C:\Data coreiis
此命令会在容器内创建一个符号链接，指向容器主机上的实际存储位置。默认情况下，卷存储在
C:\ProgramData\docker\volumes\volID\_data
中。
若要查看容器主机上的所有卷，可运行
docker volume ls
命令；若要获取卷的详细信息（如存储位置），可运行
docker volume inspect <volumeid>
命令。
为方便管理卷，可在创建卷时指定名称，示例如下：
docker run -it -v MyVolume:c:\data coreiis
3.3 使用持久卷
持久卷是使数据对容器可用的首选方法，可使多个容器共享同一卷，并确保数据在容器创建或销毁时持久存在。创建容器卷时，有两种类型的卷可供选择：
-
绑定挂载（Bind mounts）
：将主机上的存储挂载到容器中，性能最佳，但功能不如卷丰富。默认情况下，绑定挂载是读写启用的，示例如下：
docker run -v c:\ContainerData:c:\Data <imagename>
若只希望容器有只读访问权限，需在绑定命令中指定：
docker run -v c:\ContainerData:c:\Data:RO <imagename>
- 命名卷（Named volumes） ：是在容器外部存储数据的首选方法，由 Docker 完全管理，可在多个容器间共享。
3.3 使用持久卷（续）
3.3.1 绑定挂载与命名卷对比
| 卷类型 | 优点 | 缺点 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| 绑定挂载 | 性能最佳 | 功能不如卷丰富，依赖容器主机 | 对性能要求极高的场景 |
| 命名卷 | 由 Docker 完全管理，可在多个容器间共享 | - | 多个容器需要共享数据的场景 |
3.3.2 持久卷使用示例
以下是一个使用命名卷的示例，我们将创建一个名为
my_named_volume
的命名卷，并在容器中使用它：
# 创建命名卷
docker volume create my_named_volume
# 运行容器并使用命名卷
docker run -it -v my_named_volume:/app/data <imagename>
在这个示例中，我们首先使用
docker volume create
命令创建了一个命名卷
my_named_volume
，然后在运行容器时，通过
-v
参数将该命名卷挂载到容器的
/app/data
目录下。
3.4 容器存储的流程图
graph LR
classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px
classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px
A([开始]):::startend --> B{选择存储类型}:::decision
B -->|层存储| C(配置存储位置):::process
B -->|卷存储| D{选择卷类型}:::decision
D -->|绑定挂载| E(指定挂载路径):::process
D -->|命名卷| F(创建命名卷):::process
C --> G(使用 Docker 命令管理层):::process
E --> H(运行容器并挂载):::process
F --> H
H --> I([结束]):::startend
4. 总结
4.1 容器管理要点回顾
-
容器镜像管理
：通过
docker login连接不同注册表服务，使用docker tag进行镜像版本控制。 - 容器网络配置 ：了解五种不同的网络模式（NAT、Overlay、Transparent、L2bridge、L2tunnel），掌握查看、创建、删除和连接网络的命令。
- 容器存储管理 ：熟悉层存储和卷存储的概念，学会在容器内创建卷和使用持久卷（绑定挂载和命名卷）。
4.2 实践建议
在实际应用中，根据不同的需求选择合适的容器管理策略。例如，对于开发和测试环境，可以使用 NAT 网络和绑定挂载，以提高开发效率；对于生产环境，建议使用 Overlay 网络和命名卷，以确保容器的高可用性和数据的持久性。
4.3 未来展望
随着容器技术的不断发展，容器管理将变得更加智能化和自动化。未来可能会出现更多的工具和平台，帮助我们更轻松地管理容器镜像、网络和存储。同时，容器安全也将成为一个重要的研究方向，以保障容器环境的安全稳定运行。
通过本文的介绍，相信你对容器管理有了更深入的了解。希望这些知识能帮助你在实际工作中更好地使用容器技术。
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