Docker介绍

Posted 2020-11-16 smart-girl

本文来自技术分享
一、Docker介绍
1、什么是Docker
Docker是世界领先的软件容器化平台。
Docker公司开发，开源，托管在github
跨平台，支持Windows、MacOS、Linux
Docker 使用 Google 公司推出的Go语言进行开发实现，基于 Linux 内核的cgroup，namespace，以及AUFS 类的 Union FS 等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。
由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。

Docker 在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。

通俗理解：

Docker是容器技术的代表，容器技术从本质上讲是将程序隔离、打包的技术。Docker解决了软件包装的问题，理顺了开发和运维的环境的差异，使得开发和运维能用同种语言来沟通。

什么是Docker？官方的解释：Docker是一个开源的项目，可以用来将任何应用以轻量级容器的形式来打包、发布和运行。

类比：可以粗糙地理解为轻量级的虚拟机。它和虚拟机某种程度上完成同样的任务：就是把一个应用程序放在一个独立的环境里来运行。

Docker不是虚拟机！

Host_OS：宿主机

Hypervisor：虚拟层，虚拟出硬件

VM在虚拟层上安装完全独立的Guest OS，在里面运行各种个样的程序。每个虚拟化应用程序不仅包括应用程序(可能只有10 MB)、必要的二进制文件和库，还包括整个客户操作系统(可能有10 GB)。

Docker在Docker Engine层上面运行各种程序，利用了Host OS里的NameSpace，ControlGroup等来做到将应用程序分离。Docker Engine容器仅包含应用程序及其依赖项。它在主机操作系统的用户空间中作为独立进程运行，与其他容器共享内核。因此，它享受了VM的资源隔离和分配好处，但是更加便携和高效。

2、为什么要用Docker
更高效的利用系统资源
由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker对系统资源的利用率更高，无论是应用执行速度，内存消耗以及文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，往往可以运行更多数量的应用。

更快速的启动时间
传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而Docker容器应用，由于直接运行与宿主内核，无序启动完整的操作系统，因此可以做到妙级，甚至毫秒级的启动时间，大大的节约了开发，测试，部署的时间。

一致的运行环境
开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题，由于开发环境，测试环境，生产环境不一致，导致有些bug并未在开发过程中被发现，而Docker的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性。从而不会再出现（这段代码在我机器上运行没问题啊）zz这类问题。

持续交付和部署
对于开发和运维人员来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。

使用Docker可以通过定制应用镜像来实现持续集成，持续交付，部署。开发人员可以通过Dockerfile来进行镜像构建，并结合持续集成系统进行集成测试，而运维人员则可以在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合持续部署系统进行自动部署

更轻松的迁移
由于Docker确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易，Docker可以在很多平台上运行，无论是物理机，虚拟机，公有云，私有云，甚至是比较本，其运行结果是一致的，因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

更轻松的维护和扩展
Docker使用的分层存数以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单，此外，Docker团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官方镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。

3、基本概念
镜像（Image）
容器（Container）
仓库（Repository）
理解了这三个概念，就理解了 Docker 的整个生命周期。

3.1 镜像
Docker 镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

分层存储

镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并非由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。

Union FS

联合文件系统是(Union FS)是linux的存储技术，也是Docker镜像的存储方式。 它是分层的文件系统，将不同目录拉到同一个虚拟目录下。下图展示了Docker用Union FS 搭建的分层镜像：（比如最下层是操作系统的引导，上一层是Linux操作系统，再上一层是Tomcat，jdk，再上一层是应用代码）

这些层是只读的，加载完后这些文件会被看成是同一个目录，相当于只有一个文件系统。

我们可以通过docker info查看镜像的一些信息，可以看到存储驱动用的并不是Union FS 而是overlay2，overlay也是一个联合文件系统，所以上述主要介绍联合文件系统的概念，至于这些存储驱动的演变过程和优缺点，可以阅读http://dockone.io/article/1765。

镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。（比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。）

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。

3.2 容器
镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间，甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里，使用起来，就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性，很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。

前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。每一个容器运行时，是以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层，我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层。

容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。

3.3 仓库
镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是，如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务。

一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。

通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。（以 Ubuntu 镜像为例，ubuntu 是仓库的名字，其内包含有不同的版本标签，如，14.04, 16.04。我们可以通过 ubuntu:14.04，或者 ubuntu:16.04 来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签，比如 ubuntu，那将视为 ubuntu:latest。）

仓库名经常以两段式路径形式出现，比如 huangbaoling/nginx-proxy，前者往往意味着 Docker Registry 多用户环境下的用户名，后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对，取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。