引言

Docker容器化技术已成为现代应用部署的事实标准，结合C#和.NET的强大能力，开发者可以构建高度可移植、可扩展的微服务架构。本文将全面介绍如何将C#应用程序Docker化，涵盖从基础镜像构建到高级编排策略的全套解决方案。

1. Docker基础概念

1.1 核心组件

• 镜像(Image)：只读模板，包含运行应用所需的一切
• 容器(Container)：镜像的运行实例
• Dockerfile：构建镜像的指令文件
• Docker Compose：多容器应用编排工具

1.2 .NET与Docker

• 官方提供.NET SDK和运行时镜像
• 支持多阶段构建减小镜像体积
• 完美集成ASP.NET Core的Kestrel服务器

2. 基础镜像构建

2.1 选择基础镜像

镜像类型	标签示例	适用场景
.NET SDK	mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0	开发/构建阶段
ASP.NET运行时	mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0	生产环境运行
运行时	mcr.microsoft.com/dotnet/runtime:6.0	控制台应用

2.2 基本Dockerfile

# 构建阶段
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0 AS build
WORKDIR /src
COPY ["MyApp.csproj", "./"]
RUN dotnet restore "MyApp.csproj"
COPY . .
RUN dotnet publish "MyApp.csproj" -c Release -o /app/publish

# 运行时阶段
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0 AS final
WORKDIR /app
COPY --from=build /app/publish .
ENTRYPOINT ["dotnet", "MyApp.dll"]

3. 高级构建技巧

3.1 多阶段构建优化

# 阶段1: 还原依赖
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0 AS restore
WORKDIR /src
COPY *.csproj .
RUN dotnet restore

# 阶段2: 构建
FROM restore AS build
COPY . .
RUN dotnet build -c Release --no-restore

# 阶段3: 测试
FROM build AS test
RUN dotnet test --no-build -c Release

# 阶段4: 发布
FROM build AS publish
RUN dotnet publish -c Release -o /app/publish --no-build

# 阶段5: 运行时
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0 AS final
WORKDIR /app
COPY --from=publish /app/publish .
ENTRYPOINT ["dotnet", "MyApp.dll"]

3.2 减小镜像体积

# 使用Alpine基础镜像
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0-alpine

# 删除不必要的缓存
RUN rm -rf /var/cache/apk/* && \
    rm -rf /tmp/*

# 使用单文件发布
RUN dotnet publish -c Release -r linux-musl-x64 --self-contained true /p:PublishSingleFile=true /p:PublishTrimmed=true

4. 容器运行配置

4.1 环境变量管理

ENV ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Production
ENV DOTNET_RUNNING_IN_CONTAINER=true

运行时注入：

docker run -e "ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Staging" myapp

4.2 端口暴露

EXPOSE 80
EXPOSE 443

运行时映射：

docker run -p 8080:80 -p 8443:443 myapp

4.3 健康检查

HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s \
  CMD curl -f http://localhost/health || exit 1

5. Docker Compose编排

5.1 基本配置

version: '3.8'

services:
  webapp:
    image: mywebapp
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - "5000:80"
    environment:
      - ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Development
    depends_on:
      - redis

  redis:
    image: redis:alpine
    ports:
      - "6379:6379"

5.2 多服务编排

services:
  api:
    image: myapi
    ports:
      - "5001:80"

  worker:
    image: myworker
    environment:
      - API_URL=http://api

  traefik:
    image: traefik
    ports:
      - "80:80"
      - "8080:8080"
    volumes:
      - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock

6. 生产环境最佳实践

6.1 安全加固

# 使用非root用户
RUN adduser -D appuser && chown -R appuser /app
USER appuser

# 只读文件系统
docker run --read-only myapp

# 安全扫描
docker scan myapp

6.2 资源限制

services:
  webapp:
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 512M
        reservations:
          cpus: '0.25'
          memory: 256M

6.3 日志管理

services:
  webapp:
    logging:
      driver: "json-file"
      options:
        max-size: "10m"
        max-file: "3"

7. 调试与问题排查

7.1 交互式调试

# 进入运行中的容器
docker exec -it myapp /bin/bash

# 带调试工具的镜像
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0
RUN apt-get update && apt-get install -y procps

7.2 性能诊断

# 查看容器资源使用
docker stats

# 生成性能报告
dotnet-counters collect -p 1 --output report.txt

8. CI/CD集成

8.1 GitHub Actions示例

name: Build and Push Docker

on: [push]

jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
    - uses: actions/checkout@v2

    - name: Login to Docker Hub
      uses: docker/login-action@v1
      with:
        username: ${{ secrets.DOCKER_HUB_USERNAME }}
        password: ${{ secrets.DOCKER_HUB_TOKEN }}

    - name: Build and push
      uses: docker/build-push-action@v2
      with:
        context: .
        push: true
        tags: myrepo/myapp:latest

8.2 Azure Pipeline示例

steps:
- task: Docker@2
  inputs:
    containerRegistry: 'myRegistry'
    repository: 'myapp'
    command: 'buildAndPush'
    Dockerfile: '**/Dockerfile'
    tags: |
      $(Build.BuildId)
      latest

9. 高级场景

9.1 多架构镜像构建

docker buildx create --use
docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm64 -t myapp:multi-arch .

9.2 Kubernetes部署

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: myregistry/myapp:latest
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          limits:
            cpu: "1"
            memory: "512Mi"

10. 常见问题解决

10.1 时区问题

ENV TZ=Asia/Shanghai
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone

10.2 文件权限问题

RUN chmod +x /app/entrypoint.sh
ENTRYPOINT ["/app/entrypoint.sh"]

10.3 内存不足

services:
  myapp:
    environment:
      - DOTNET_GCHeapHardLimit=0x20000000

结语

C#应用程序的Docker容器化不仅简化了部署流程，还显著提升了应用的可移植性和可扩展性。通过本文介绍的技术方案，开发者可以：

1. 构建优化的生产级镜像
2. 实现高效的容器编排
3. 建立可靠的CI/CD流水线
4. 解决常见的容器化问题

随着.NET和Docker生态的持续演进，容器化将成为C#应用交付的主流方式。建议开发者持续关注以下发展方向：

• 更小的AOT编译镜像
• 更好的ARM架构支持
• 更智能的编排策略
• 更强的安全特性