Docker:認識(一)

1.Docker

本博客以及後續，是根據尚硅谷_Docker核心技術課程和自己學習整理所得，供後續學習查看使用。

1.1 場景

• 一款產品從開發到上線，從操作系統，到運行環境，再到應用配置。作爲開發+運維之間的協作我們需要關心很多東西，這也是很多互聯網公司都不得不面對的問題，特別是各種版本的迭代之後，不同版本環境的兼容，對運維人員都是考驗
• Docker之所以發展如此迅速，也是因爲它對此給出了一個標準化的解決方案。
• 環境配置如此麻煩，換一臺機器，就要重來一次，費力費時。很多人想到，能不能從根本上解決問題，軟件可以帶環境安裝？也就是說，安裝的時候，把原始環境一模一樣地複製過來。開發人員利用 Docker 可以消除協作編碼時“在我的機器上可正常工作”的問題。

1.2 介紹

• Docker 是一個開源的應用容器引擎，基於 Go 語言 並遵從 Apache2.0 協議開源。
• Docker 可以讓開發者打包他們的應用以及依賴包到一個輕量級、可移植的容器中，然後發佈到任何流行的 Linux 機器上，也可以實現虛擬化。
• 容器是完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口（類似 iPhone 的 app）,更重要的是容器性能開銷極低。
• Docker 從 17.03 版本之後分爲 CE（Community Edition: 社區版） 和EE（Enterprise Edition: 企業版）
• Docker的主要目標是“Build，Ship and Run Any App,Anywhere”，也就是通過對應用組件的封裝、分發、部署、運行等生命週期的管理，使用戶的APP（可以是一個WEB應用或數據庫應用等等）及其運行環境能夠做到“一次封裝，到處運行”
• 一句話：解決了運行環境和配置問題軟件容器，方便做持續集成並有助於整體發佈的容器虛擬化技術。

1.3 優點

1.更快速的應用交付和部署
傳統的應用開發完成後，需要提供一堆安裝程序和配置說明文檔，安裝部署後需根據配置文檔進行繁雜的配置才能正常運行。Docker化之後只需要交付少量容器鏡像文件，在正式生產環境加載鏡像並運行即可，應用安裝配置在鏡像裏已經內置好，大大節省部署配置和測試驗證時間。
2.更便捷的升級和擴縮容
隨着微服務架構和Docker的發展，大量的應用會通過微服務方式架構，應用的開發構建將變成搭樂高積木一樣，每個Docker容器將變成一塊“積木”，應用的升級將變得非常容易。當現有的容器不足以支撐業務處理時，可通過鏡像運行新的容器進行快速擴容，使應用系統的擴容從原先的天級變成分鐘級甚至秒級。
3.更便捷的升級和擴縮容
應用容器化運行後，生產環境運行的應用可與開發、測試環境的應用高度一致，容器會將應用程序相關的環境和狀態完全封裝起來，不會因爲底層基礎架構和操作系統的不一致性給應用帶來影響，產生新的BUG。當出現程序異常時，也可以通過測試環境的相同容器進行快速定位和修復。
4.更便捷的升級和擴縮容
Docker是內核級虛擬化，其不像傳統的虛擬化技術一樣需要額外的Hypervisor支持，所以在一臺物理機上可以運行很多個容器實例，可大大提升物理服務器的CPU和內存的利用率。

1.4 運行原理

1.運行原理：
Docker是一個Client-Server結構的系統，Docker守護進程運行在主機上， 然後通過Socket連接從客戶端訪問，守護進程從客戶端接受命令並管理運行在主機上的容器。 容器，是一個運行時環境，就是我們前面說到的集裝箱。

2.爲啥快：

(1)docker有着比虛擬機更少的抽象層。由亍docker不需要Hypervisor實現硬件資源虛擬化,運行在docker容器上的程序直接使用的都是實際物理機的硬件資源。因此在CPU、內存利用率上docker將會在效率上有明顯優勢。
(2)docker利用的是宿主機的內核,而不需要Guest OS。因此,當新建一個容器時,docker不需要和虛擬機一樣重新加載一個操作系統內核。仍而避免引尋、加載操作系統內核返個比較費時費資源的過程,當新建一個虛擬機時,虛擬機軟件需要加載Guest OS,返個新建過程是分鐘級別的。而docker由於直接利用宿主機的操作系統,則省略了返個過程,因此新建一個docker容器只需要幾秒鐘。

2.Docker三元素

2.1 鏡像（Image）

• Docker 鏡像（Image）就是一個只讀的模板。鏡像可以用來創建 Docker 容器，一個鏡像可以創建很多容器。
• 鏡像是一種輕量級、可執行的獨立軟件包，用來打包軟件運行環境和基於運行環境開發的軟件，它包含運行某個軟件所需的所有內容，包括代碼、運行時、庫、環境變量和配置文件。
  

UnionFS（聯合文件系統）

Docker鏡像加載原理


分層鏡像

鏡像是分層的，最大的一個好處就是 - 共享資源
比如：有多個鏡像都從相同的 base 鏡像構建而來，那麼宿主機只需在磁盤上保存一份base鏡像，
同時內存中也只需加載一份 base 鏡像，就可以爲所有容器服務了。而且鏡像的每一層都可以被共享。

特點
Docker鏡像都是隻讀的，當容器啓動時，一個新的可寫層被加載到鏡像的頂部。這一層通常被稱作“容器層”，“容器層”之下的都叫“鏡像層”。

容器反生成鏡像

2.2 容器（Container）

• Docker 利用容器（Container）獨立運行的一個或一組應用。容器是用鏡像創建的運行實例。即一個實例就是一個容器
• 它可以被啓動、開始、停止、刪除。每個容器都是相互隔離的、保證安全的平臺。
• 可以把容器看做是一個簡易版的 Linux 環境（包括root用戶權限、進程空間、用戶空間和網絡空間等）和運行在其中的應用程序。
• 容器的定義和鏡像幾乎一模一樣，也是一堆層的統一視角，唯一區別在於容器的最上面那一層是可讀可寫的。

2.3 倉庫（Repository）

• 倉庫（Repository）是集中存放鏡像文件的場所。
• 倉庫(Repository)和倉庫註冊服務器（Registry）是有區別的。倉庫註冊服務器上往往存放着多個倉庫，每個倉庫中又包含了多個鏡像，每個鏡像有不同的標籤（tag）。
• 倉庫分爲公開倉庫（Public）和私有倉庫（Private）兩種形式。
  最大的公開倉庫是 Docker Hub(https://hub.docker.com/)，
  存放了數量龐大的鏡像供用戶下載。國內的公開倉庫包括阿里雲 、網易雲 等

2.4 三元素之間關係

• Docker 本身是一個容器運行載體或稱之爲管理引擎。我們把應用程序和配置依賴打包好形成一個可交付的運行環境，這個打包好的運行環境就似乎 image鏡像文件。只有通過這個鏡像文件才能生成 Docker 容器。image 文件可以看作是容器的模板。Docker 根據 image 文件生成容器的實例。同一個 image 文件，可以生成多個同時運行的容器實例。
• image 文件生成的容器實例，本身也是一個文件，稱爲鏡像文件。
• 一個容器運行一種服務，當我們需要的時候，就可以通過docker客戶端創建一個對應的運行實例，也就是我們的容器
• 至於倉儲，就是放了一堆鏡像的地方，我們可以把鏡像發佈到倉儲中，需要的時候從倉儲中拉下來就可以了。
  

參考

1.官網
2.這可能是最爲詳細的Docker入門吐血總結
3.Docker 教程
4.Docker中文文檔