Docker 学习笔记

一、什么是 Docker？

Docker 是一个开源的应用容器引擎，可将应用及其依赖打包在一个可移植的容器中。它提供轻量级、可移植、自给自足的容器环境。

✅ 优点

• 快速部署
• 一致的运行环境
• 占用资源少
• 易于版本控制与回滚

二、核心概念

三、容器 vs 虚拟机

✅ Docker 更适合开发部署；VM 更适合高隔离或跨平台测试等场景。

四、常用命令整理

🔹 镜像管理

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docker pull <镜像名>         # 下载镜像
docker images                # 查看本地镜像
docker rmi <镜像名或ID>      # 删除镜像

🔹 容器管理

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docker ps -a                 # 查看所有容器（包括已停止）
docker stop <容器名或ID>     # 停止容器
docker start <容器名或ID>    # 启动已停止容器
docker restart <容器名或ID>  # 重启容器
docker rm <容器名或ID>       # 删除容器

🔹 容器交互与日志

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docker exec -it <容器> bash        # 进入容器终端
docker logs <容器名>               # 查看日志
docker logs -f <容器名>            # 实时跟踪日志

🔹 网络管理

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docker network ls                  # 查看所有网络
docker network create <网络名>     # 创建网络
docker network inspect <网络名>    # 查看网络详情
docker network rm <网络名>         # 删除网络

🔹 数据卷管理（Volume）

为什么使用数据卷：

• 实现容器内数据持久化
• 跨容器共享数据
• 提升 IO 性能（绕开容器文件系统）

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docker volume ls                   # 查看所有数据卷
docker volume create <卷名>        # 创建数据卷
docker volume inspect <卷名>       # 查看卷详情
docker volume rm <卷名>            # 删除数据卷

五、运行容器

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docker run 
  -d                                 # 后台运行容器
  -it                                # 交互式运行并附带终端
  --name <容器名>                    # 指定容器名称
  -p <宿主端口>:<容器端口>           # 端口映射（宿主机:容器）
  -v <宿主路径>:<容器路径>           # 数据卷挂载（宿主机路径:容器路径）
  --rm                               # 容器退出后自动删除
  --network <网络名>                 # 指定容器所属网络
  -e <环境变量名>=<值>               # 设置环境变量
  --entrypoint <入口命令>            # 自定义容器启动时的入口命令
  --restart <策略>                   # 自动重启策略（no、always、unless-stopped、on-failure[:max-retries]）
  <镜像名>[:标签|@唯一标识符]        # 镜像名称与版本（可选标签或摘要）
  [容器启动后执行的命令]             # 容器启动后要执行的命令（可选）
  [命令的参数]                         # 命令的附加参数（可选）

六、挂载数据卷

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docker run   
  [--read-only] --mount type=volume[,source=<卷名>],target=<容器路径>[,volume-nocopy] 
  <镜像名>

• 若未指定 source，Docker 将自动创建一个匿名卷。
• 容器对 target 路径的读写将映射到挂载的卷中。

⚠️ 注意挂载时 target 目录的行为

如果挂载路径（target）在镜像中已存在且非空：

可通过 volume-nocopy 禁用复制行为

七、绑定挂载

绑定挂载 bind 允许将宿主机的指定目录绑定到容器内，实现数据共享或持久化。

与匿名/命名卷不同，绑定挂载使用的是宿主机已有路径。

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docker run   
  [--read-only] --mount type=bind,src=<宿主机路径>,target=<容器路径>
  <镜像名>

八、临时文件系统挂载（tmpfs）

tmpfs 是一种挂载在内存中的临时文件系统，适用于存储不需要持久化的敏感或高频数据，如缓存、临时文件等。

容器停止后，tmpfs 中的数据会立即消失，不会写入宿主机磁盘。

优点：

• 数据存储在内存中，访问速度快
• 自动清除，无需清理残留数据
• 不持久化，提高安全性

语法格式：

docker run
  --mount type=tmpfs,tmpfs-size=<大小>,target=<容器路径> \
  <镜像名>

1. 齐次坐标

• 点：
  在三维空间中，点 $(x,y,z)$ 的齐次坐标表示为 $(sx,sy,sz,s)$，其中 $s$ 是非零的缩放系数。通过将点转为齐次坐标，几何变换可以通过矩阵乘法统一处理。
• 向量：
  向量 $(x,y,z)$ 的齐次坐标为 $(x,y,z,0)$。由于向量表示方向而不携带位置信息，最后一位设置为 0，这也确保了向量在几何变换中不会受到平移的影响。

2. 变换矩阵

变换矩阵是一个用来表示几何变换（例如平移、旋转、缩放等）的矩阵。变换矩阵的逆矩阵能够抵消变换矩阵带来的影响，恢复对象到其原始状态。

在进行多个变换时，变换矩阵的顺序非常重要，需遵循 SRT 原则：即先进行缩放（S），然后进行旋转（R），最后进行平移（T）。变换的顺序不同会导致结果的显著变化。

2.1 平移矩阵

$$T = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ t_x & t_y & t_z & 1 \end{bmatrix}$$

$$P\times T = \begin{bmatrix} p_x & p_y & p_z & 1 \end{bmatrix}\times \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ t_x & t_y & t_z & 1 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} p_x + t_x & p_y +t_y & p_z + t_z & 1 \end{bmatrix}$$

2.2 旋转矩阵

• 绕 $x$ 轴旋转

$$R_x(\theta) = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & \cos(\theta) & \sin(\theta) & 0 \\ 0 & -\sin(\theta) & \cos(\theta) & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$$

• 绕 $y$ 轴旋转

$$R_y(\theta) = \begin{bmatrix} \cos(\theta) & 0 & -\sin(\theta) & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ \sin(\theta) & 0 & \cos(\theta) & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$$

• 绕 $z$ 轴旋转

$$R_z(\theta) = \begin{bmatrix} \cos(\theta) & \sin(\theta) & 0 & 0 \\ -\sin(\theta) & \cos(\theta) & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$$

旋转矩阵是正交的，旋转矩阵的逆矩阵是其转置矩阵。

2.3 缩放矩阵

$$S = \begin{bmatrix} s_x & 0 & 0 & 0 \\ 0 & s_y & 0 & 0 \\ 0 & 0 & s_z & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$$

当 $s_x=s_y=s_z$ 时为均匀缩放，此缩放不会改变对象的形状。

1. 基本概念

矩阵（Matrix）是一个按照行和列排列的矩形数组。一个拥有 m 行 n 列的矩阵被称为 $m\times n$ 矩阵 $M$。$M_{ij}$ 表示矩阵中第 i 行第 j 列的元素。

$$M = \begin{bmatrix} M_{11} & M_{12} & \cdots & M_{1n} \\ M_{21} & M_{22} & \cdots & M_{2n} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ M_{m1} & M_{m2} & \cdots & M_{mn} \end{bmatrix}$$

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在三维空间（3D）中，点（Point）和向量（Vector）虽然都可以用笛卡尔坐标系中的坐标表示，但它们的物理含义和数学意义是有本质区别的。

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学习资料来自于b站up主 JasperJia6 的视频课程，链接

1. 点&向量
2. 矩阵（1）
3. 矩阵（2）

策略模式是一种行为设计模式，它允许我们在运行时选择特定的算法或行为，而无需对客户端代码进行修改。这对于那些需要根据不同条件（如客户类型）执行不同逻辑的场景尤其有用。通过策略模式，可以有效避免大量的if-else或switch-case判断，使代码更具可读性、可扩展性和维护性。

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观察者模式是一种行为设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

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单例模式是设计模式中最简单的一种，其主要目的是确保一个类在全局范围内只有一个实例，并提供一个全局访问点。主要用于例如状态管理，用户配置管理，缓存管理等场景。

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工厂模式是一种创建型设计模式，用于在不直接用new运算符的情况下处理对象的创建。工厂模式包含三种：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

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1. 单一职责原则（SRP）

核心思想：
单一原则规定一个类或者模块只有一个职责。避免当多个职责耦合在一起时，单个职责的修改可能会影响到其他职责，从而提升代码的可维护性、可扩展性和可复用性。

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