什麼是容器？（Docker）
什麼是容器？（Docker）
—— 軟件的標準化單元
（最後修改時間 —— 2019.8.20 / 撰寫人：Kenllf / 轉載請註明出處 / 本文已完成）
將軟件打包到標準化單元中，方便進行開發、轉移和部署
容器，是由 代碼 與其 運行所需的依賴 [1] 打包而成的一個標準化單元。使用容器，可以讓我們很 快速 且 可靠 地將應用從一個開發環境 轉移 到另一個開發環境 [2]。Docker 容器鏡像 [3]，是軟件的一個 輕量、獨立的且可執行的包。它包含了一個應用運行所需的一切 —— 包括 代碼、運行時（runtime）、系統工具、系統庫和配置等。
注：
[1]：指環境變量，系統庫之類的
[2]：例如，將一個 應用/軟件 從一個 Windows 轉到另一個 Windows，或者從 Windows 轉到 Linux 之類的情況。原本還需要重新配環境，安裝依賴什麼的，使用容器可以省去這些麻煩。而且原本往往重新配置環境什麼的也很麻煩，能不能配成功也難說，而使用容器技術就不會有這些顧慮
[3]：對虛擬機有了解的，可以將 Docker 容器鏡像 類比虛擬機的鏡像。當我們在一臺電腦創建好容器之後，可以創建其相應的鏡像，然後在新的電腦上部署好鏡像後，即可使用，不必再配什麼環境。
容器 是 動態 的，容器鏡像 是 靜態 的，它們關係很簡單，不用想複雜了。以 Docker 容器 舉例 —— 當 Docker 鏡像 運行 在 Docker 引擎 上時，它就成爲了一個 容器。是不是很簡單！而且發展到現在，容器技術已經支持 Linux 和 Windows 的應用了 [4]，不管 底層設施 [5] 如何，容器化的軟件 都一樣可以運行。容器將 軟件 和它周圍的 運行環境 隔絕開 [6]，確保即使開發階段和發行階段存在差異，軟件一樣能運行。
注：
[4]：曾經只有 Linux 有自己的容器技術，後來容器技術發展起來並大火之後，Windows 也開始發展自己的容器技術。
[5]：這裏所說的 底層設施 是指 硬件設施 等。
[6]：容器中已經包含軟件正常運行所需的一切，前面已經講解過了。所以 軟件 和 外部環境 隔絕開 不會 對軟件的正常運行產生影響。相反，當容器內部崩潰，或是容器外部環境崩潰，它們之間不會相互影響。這也是容器技術最初的目的 —— 爲了防止某個軟件運行發生問題影響到整個系統，就將該軟件部署到容器中。而 “Build Once, Run Anywhere”(一次編寫，到處運行)，則是容器技術後來發展的成果，這也是 Docker 大火的一個原因。
運行在 Docker 引擎 上的 Docker 容器 的特點：
- 標準化（Standard）：Docker 爲容器制定了 行業標準，這樣容器就可以 方便統一 地在各處運行。
- 輕量（Lightweight）：所有容器 共享同一個 操作系統內核 [7]，所以 不必 額外爲每個容器中的應用獨立配備一個操作系統（OS） [8]。這樣做可以提高服務器（或者電腦設備）的效率，降低服務器和許可權限（licensing）的開銷。
- 安全（Secure）：應用運行在容器之內會更加的安全 [9]。Docker 提供了很好的隔離功能。
[7]：這個內核就是最原本的操作系統（OS）的內核，所以實際上容器內外的軟件都是共用這一個內核。
[8]：想想虛擬機的虛擬化方式，就是重新打造一個操作系統，讓軟件運行在新的操作系統之上。可想而知，虛擬機的方式會消耗更多的資源。容器與之對比，真的輕量許多。
[9]：相對虛擬機而言，容器的隔離效果是會差一些。因爲虛擬機是從操作系統到上層軟件全部隔離了，顯然更加徹底。但是 Docker 容器也足夠安全了，國內在使用的大公司也不少 —— 像 騰訊、京東、美團、新浪、大衆點評等很早就有在使用了，國外使用 Docker 容器的公司就更多了。
如果看完上面一大段文字，還是對容器概念比較模糊，那就看看下面的這幅圖。
圖中最下面的是 底層設施（Infrastructure）。在其之上是 主機操作系統（Host Operating System），這就是我們平常在使用的操作系統，可能是 Windows 或者 Linux。這兩層都是公共的部分，也是最原始的，不需要改變的。
在 主機操作系統（Host Operating System），我們先運行 Docker 引擎 [10]，然後就可以在 Docker 引擎 中打開 Docker 鏡像，Docker 引擎 就會自動幫我們創建出 Docker 容器。圖中 應用 A（App A） 到 應用 F（App F） 都分別是一個獨立的容器。
容器就是這樣一個簡單的概念。具體的實現原理還是有些複雜的，但是對於我們使用者來說，能夠了解它的基本原理，知道它的優缺點，知道如何使用，就完全足夠了。畢竟我們不是要開發 Docker 引擎，我們只是要使用它 [11]。
[10]：Docker 引擎 就是圖中 Docker 的那一層。運行 Docker 引擎 這一步跟我們平常運行任何一個軟件沒有任何區別。
[11]：但是也歡迎有志向，有能力的開發者們，參與到 Docker 的開發中。Docker 的開源項目名稱已經從原來的 Docker 更改爲 moby 了。但其實 moby 就是原來的 Docker 開源項目，沒兩樣。Docker 開源項目之所以更名爲 moby，外界都說是 Docker 公司 爲了將 Docker 的流量引到自己公司來。所以現在 Docker 開源項目的地址是：https://github.com/Moby/moby
Docker 容器隨處可見：linux，Windows，數據中心（Data center），雲，無服務器架構（Serverless）等
Docker 容器技術 在 2013 年以一個 開源 的 Docker 引擎 正式發行。
它利用了當時已有的容器概念，特別是 Linux 領域中的容器概念。比如說 cgroups（control groups） 和 namespaces [12] 的 原語（primitives） [13]。Docker 的技術的獨特之處來自於，它專注於解決開發者和系統操作者關於 將應用的依賴從基礎設施（infrastructure）中獨立出來 的需求。
[12]：cgroups 和 namespaces 都在容器技術上起了重要的作用。cgroups 主要用於資源管理，而 namespaces 用於隔離不同的程序，可以理解爲每個容器有獨立的 namespace。
[13]：原語（primitives）在計算機中是指不可拆分的操作，或者說原子操作。
容器技術在 Linux 領域的成功 [14]，推動了 Docker 和 微軟 的合作。這一合作也將 Docker 容器 和它強大的功能帶到了 Windows 服務器 上（有時也成爲 Docker Windows 容器）。
[14]：或者說是 Docker 在 Linux 容器虛擬化領域的成功，推動了它們之間的合作。因爲 Linux 領域的容器虛擬化技術早在 Docker 之前就存在了，而 Docker 是讓 Linux 的容器虛擬化技術更易於使用，可以說 Linux 容器虛擬化的大火就是 Docker 直接推動的。
Docker 及其開源項目 Moby [15] 提供的技術，已經被很多主要的數據中心提供商和雲提供商所採用。這些提供商很多都把 Docker 作爲他們的容器本地 IaaS 產品 [16]。此外，領先的開源無服務器框架也都採用 Docker 的容器技術
[15]：前面提到過，開源項目 Moby 其實就是原來的開源項目 Docker，只是後來改名了，內容還是原來的內容，而且一直在發展中。Docker 公司爲了將 “Docker” 這個名稱的流量引到自己公司，無恥的將開源項目改名了 -_-
[16]：比較拗口。首先 IaaS 是 基礎設施即服務，這種服務的特點是，把 IT 基礎設施作爲一種服務通過網絡對外提供。注意，是通過網絡，不是真的賣硬件。相當於我們可以通過網絡訪問到他們的硬件資源，並且進行利用。這種情況下，Docker 就可以作爲一個快速部署的利器。
容器 VS 虛擬機
容器和虛擬機都有資源隔離和分配的優勢。但是他們的運作方式不一樣 —— 因爲容器是對 操作系統 虛擬化 [17]，而虛擬機是對 硬件 進行虛擬化 [18]。所以比較起來，容器更輕便，也更高效。
[17]：對操作系統虛擬化，是指，對於容器內部的軟件來說，它看起來像是擁有自己的操作系統（其實它沒有，容器騙它說有）。而容器內部的創建和運行都是基於這個 “自己的操作系統” 的。
[18]：對硬件虛擬化，是指，對於虛擬機內部來說，它看起來像是擁有自己的硬件系統（其實它也沒有，虛擬機騙它說有 =_=）。而虛擬機內部，包括操作系統的創建和系統的運行，都是基於這個 “自己的硬件系統” 的。所以虛擬化就像是一個童話，而童話裏都是騙人的。
下面兩幅圖是兩者結構的對比：
- 容器：
容器是 應用層（app layer） 的抽象，打包了代碼和各種依賴。多個容器能運行在同一個機器上。從圖中可以看到，它們共享 主機操作系統，自始至終 不需要 額外創建操作系統，所以顯然它們也是共享同一個 操作系統內核（OS Kernel） 的。它們在同一個用戶空間中 [19]，但是卻相互隔離地運行着 [20]。與虛擬機相比，容器佔用更少的空間（容器鏡像通常只有 幾十MB 的大小）。這使得每次可以運行較多的容器，而且不需要那麼多的虛擬機和操作系統 [21]。
[19]：用戶空間可以這麼理解 —— 當我們打開電腦時，需要選擇用戶，或者輸入密碼，隨後進入的就是一個用戶空間。所以顯然一臺電腦上的容器都是在同一個用戶空間的。現在來看虛擬機 —— 當我們打開虛擬機時，我們還要重複一次平常開電腦時，選用戶或者輸密碼的過程，因爲進入的是一個新的用戶空間。
[20]：所謂相互隔離，簡單理解就是容器中的應用覺得它就是唯一的應用，它對容器外的情況一無所知。容器起的就是一個隔離地作用。
[21]：奇怪，不是隻需一個操作系統，也不需要用虛擬機嗎？其實這裏是從整個宏觀來看 —— 比如說以一整個公司，或者是一羣用戶來看，使用容器的情況下，確實整體對虛擬機和操作系統的需求下降了（所謂下降是和原來虛擬機時代對比）。
- 虛擬機
虛擬機是 物理硬件 的抽象，它將一個服務器擴展爲了多個服務器 [22]。虛擬機管理器（hypervisor）使得多個虛擬機可以運行在同一個機器上。每個虛擬機都有一個完整的 操作系統，應用 以及 必要的二進制文件和庫。這使得一個虛擬機常常有 幾 GB 甚至 幾十 GB 的大小。所以虛擬機就連開機都很慢。
[22]：比如在一個服務器上安裝 3 個虛擬機，那麼服務器就相當於 1 個變成 3 個了，可以給更多的客戶獨立使用。
容器 Plus 虛擬機
雖然聽起來容器似乎比虛擬機要好上很多，但是容器要完全淘汰虛擬機還不太可能。其實容器和虛擬機組合使用，能大大地提升部署和管理應用（App）的靈活性。
下圖中，右側的圖就是二者組合後的結果
如今雲服務器已經很普及，而計算資源也相當豐富。如果按照一個服務器只有一個操作系統，那麼大量計算資源就會被閒置，很浪費。由於服務器的性能要比家用電腦好很多，即使在上面安裝一定量的虛擬機，每臺虛擬機的性能也做夠普通用戶使用。再在虛擬機上安裝容器，就可以很好地利用到容器帶來的好處。