一文了解Docker基本概念

一、何为Docker

Docker 是一个用于开发、交付和运行应用程序的开放平台，Docker 使您能够将应用程序与基础环境分开，以便您可以快速交付软件。借用百度百科的话来说，Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的Linux或Windows操作系统的机器上,也可以实现虚拟化,容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。

对于开发者来说，开发人员可以利用docker开发和运行应用程序

对于运维人员来说，docker可以部署和管理应用程序。

Docker和容器的关系就类似与VMware和虚拟机的关系，Docker类似于VMware，容器类似于虚拟机。

二、为什么用Docker

有人会问，既然Docker以及容器分别与VMware和虚拟机类似，那么为什么还会用到Docker，他们之间有什么差别？

1、通过上图可以发现，每个虚拟机下，都要安装一个操作系统，而容器是不需要的，它只需要软件工作所需的库资源和设置，他是直接运行在操作系统上面，一个操作系统之上可以有多个容器运行，容器不仅比虚拟机更轻量，更快速，还起到了与虚拟机差不多的功能，并且保证了在任何环境中的软件能够始终如一的运行。

2、借助Docker，你可以像管理应用程序一样管理基础架构

3、借助Docker可以实现程序的快速部署和分发，以及降低配置开发环境、生产环境复杂程度和成本。

4、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、内存损耗或者文件存储速度，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。

5、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，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、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。

三、Docker架构

Docker是一个客户端-服务端（CS）应用程序

服务端：一个长时间运行的守护进程（Docker Daemon），Docker Daemon侦听 Docker API 请求并管理 Docker 对象，例如镜像、容器、网络和卷。

注：不过现在越来越多的功能早已从daemon中拆解出来并被模块化，感兴趣的小伙伴可以去多多了解。

客户端：命令行接口CLI，Docker 用户与 Docker 交互的主要方式。

通信：Docker 客户端和守护进程使用 REST API、UNIX 套接字或网络接口进行通信

四、Docker对象

镜像：对于 Linux 而言，内核启动后，会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含

了完整的一套 Ubuntu 16.04 最小系统的 root 文件系统。Docker镜像（Image）是一个只读模板,一个Docker的可执行文件，镜像可以用来创建Docker容器，一个镜像可以创建很多容

器。镜像在构建之后其内容不可改变。

Docker镜像由一层层layer组成，我们称之为镜像层，最后一层也是最上面的一层我们称之为容器层

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。

每一层都对应这DockerFile中的一条指令，通常最后一层为CMD层或者ENTRYPOINT层，这一层是R/W的，即容器层。

Docker镜像采用这种分层机构最大的一个好处就是共享资源。

比如：有多个镜像都从相同的base镜像构建而来，那么宿主机只需在磁盘上保存一份base镜像，同时内存中也只需要加载一份base镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一

层都可以被共享。

容器：Docker利用容器（Container）独立运行的一个或一组应用。容器是镜像创建的运行实例。

它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。

可以把容器看作是一个简易版的Linux环境（包括root权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。

容器的定义和镜像几乎一模一样，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层可读可写。

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。

网络：外部或者容器间访问的网络方式，如host模式，bridge模式

数据卷：容器与宿主机之间、容器与容器之间共享存储方式，类似于虚拟机与主机之间的共享文件目录。

Docker仓库

仓库（Repository）是集中存放镜像文件的场所。

仓库分为私有仓库和公有仓库两种形式

DockerHub类似与github，不过前者是存放镜像，后者是存放代码

五、Docker底层使用的技术

1、Docker使用go语言来实现的

2、Docker利用Linux内核的几个特性来实现功能

2.1、利用linux的命名空间（NameSpaces）为Docker容器提供系统层面的隔离

进程号隔离：每一个容器内运行的第一个进程，进程号总是从1开始；
网络隔离：容器内的网络与宿主机或其他容器的网络是隔离的，分开的；
进程隔离：容器中的进程与宿主机或其他容器中的进程是相互隔离的，通信需要借助网络；
文件系统挂载隔离：容器拥有自己单独的工作目录；
内核以及系统版本号隔离：容器查看内核版本号或系统版本号时，查看的是容器的，而非宿主机的。

2.2、利用linux控制组（Control Groups）为Docker提供硬件层面的隔离

控制组能控制应用程序所使用的硬件资源；
基于该性质，控制组帮助docker引擎将硬件资源共享给容器使用，并且加以约束和限制。如控制容器所使用的内存大小；
控制组提供了很多有用的特性；以及确保各个容器可以公平地分享主机的内存、CPU、磁盘 IO 等资源；
控制组确保了当容器内的资源使用产生压力时不会连累主机系统。

2.3、利用Linux的联合文件系统（Union File Systems）利用分层（layer）思想管理镜像和容器

这也意味着Docker只能在Linux上运行之所以能够在windows和Mac上运行Docker，其实本质上是借助了虚拟化技术

2.4容器格式

最初，Docker 采用了 LXC 中的容器格式。从 0.7 版本以后开始去除 LXC，转而使用自行开发的 libcontainer，从 1.11 开始，则进一步演进为使用 runC 和 containerd。