云原生技术分享 | Docker入门系列：初识容器技术

Posted 2021-03-31 兴兵乐儿

云原生技术部落已经成立啦！后续将在部落专栏以系列短文的形式，向大家分享微服务、容器方面的技术与实战经验。

”Docker入门系列“系列将为大家带来容器与Docker相关的基础知识和使用技巧，涉及容器技术的基础知识、Docker常用操作、Docker的存储与网络、容器运行时与管理工具的探索等内容。由浅入深，带您轻松掌握容器技术，弄潮云原生。

赶紧来看看第一篇吧！

应用平台部 孙佳明/文

在讲技术之前，我们先来直观了解下容器这个词。容器是英文单词Container的直译，Container这个单词有集装箱、容器的意思。要形象的理解什么是容器技术，可以从集装箱上寻找答案。

早期航运是没有集装箱概念的，那时候货物的堆放杂乱无章，很影响出货和运输效率。集装箱的出现，因其标准化，并可以层层重叠，既能通过卡车货运，也可以直接通过吊车装卸并大量放置在特别设计的远洋轮船中，极大地提升了运输效率。

容器技术完美地吸收了集装箱概念的应用优点。一方面通过操作系统内核的资源隔离技术，实现了一种轻量级的虚拟化；另一方面将集装箱思想运用到了软件交付上，为应用程序提供了一个标准化运输系统。这套运输系统包括“集装箱”（容器镜像）、承载集装箱的“运载工具”（容器运行环境）、“运输系统调度人员”（容器管理工具）等。应用程序本身及其依赖可以打包成一个轻量级、可移植、自包含的容器镜像，容器镜像可移植到不同的容器运行环境上运行成容器实例。

容器技术的底层实现

容器技术主要是通过Linux内核中的Cgroup和Namespace两项技术实现轻量级虚拟化。

Cgroup全称Control Group。容器本质上是宿主机上的一个进程，Linux操作系统通过Cgroup可以设置进程使用CPU、内存和IO资源的限额。

Namespace则实现了进程之间资源的隔离，这项技术使得每个容器（进程）内看起来都有自己的文件系统、用户、进程等。拿网卡来说，即使宿主机上只有一块物理网卡，但每个容器都会认为自己有一块独立的网卡。

图：Linux使用的六种Namespace

容器正是对Cgroup和Namespace两项技术的封装，以实现的轻量级虚拟化。

容器技术的核心优势

轻量级虚拟化，小、快、强！

传统的虚拟化技术（如 VMWare, KVM, Xen），服务器上不仅需要安装Hypervisor环境，每个虚拟机还需要运行一个完整的操作系统，通常一个虚拟机镜像达到几个G，资源损耗较大。容器是一种轻量级虚拟化技术，容器是宿主机上的相互隔离的进程，每个容器共享宿主机的操作系统内核，一般容器镜像只有几百M。

图：虚拟化技术与容器技术对比

启动容器即相当于在操作系统上启动一个进程，不必再启动整个操作系统，所以容器的部署和启动速度比虚拟机快，资源利用率也大幅高于虚拟机。

环境一致，软件交付简单、高效

如今系统架构越来越复杂，由传统的单体应用，部署到有限的几台物理服务器上（Web Server/App Server/Database Server），到使用微服务架构，系统由成百上千个服务组成。一方面系统包含多种服务，这些服务有自己所依赖的库和软件包；另一方面又存在多种部署环境（研发、测试、生产），服务在交付过程中需要在不同的环境中迁移。开发人员在编写代码时需要考虑环境差异，运维人员则需要为不同的服务配置相应的环境。对双方来说，这都是一项复杂且繁琐的任务。

容器技术的使用，很好地解决上述问题：

对于开发人员 - Build Once, Run Anywhere：容器技术意味着环境隔离和可重复性。开发人员只需为应用创建一次运行环境，然后打包成容器镜像便可在其他环境上运行。

对于运维人员 - Configure Once, Run Anything：只需要配置好标准的容器运行环境，服务器就可以直接使用容器镜像运行应用实例。这使得运维人员的工作变得更高效，一致和可重复。

总结

● 容器是一种轻量级的虚拟化隔离技术，资源利用率高，具备轻、快、保证软件环境一致的特点。

● 容器镜像是开发与运维团队都认可且易于部署的交付件，降低了双方的协助成本，可大幅提升软件交付效率。

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