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Docker基本含义

Docker包括一个命令行程序、一个后台守护进程，以及一组远程服务。它解决了常见的软件问题,并简化了安装、运行、发布和删除软件。这一切能够实现是通过使用一项UNIX技术，称为容器。

什么是容器？

Docker 是Docker.Inc公司开源的，一个基于LXC技术之上构建的Container容器引擎，源码托管在
GitHub上，基于Go语言，并基于Apache2.0协议开源
Docker是通过内核虚拟化技术（namespace及cgroup等）来提供容器的资源隔离与安全保障等。
由于Docker通过操作系统层的虚拟化实现隔离，所以Docker容器在运行时，不需要类似虚拟机（VM）额外的
操作系统开销，提高资源利用率。

Docker在开发和运维中的优势

对于开发和运维人员来说，最梦寐以求的效果可能就是一次创建和配置，之后可以在任意地方、任意时间让应用正常运行，而Docker恰恰可以实现这一中级目标。具体来说，在开发和运维过程中，Docker具有以下几个方面的优势：

1.更快的交付和部署：
使用Docker，开发人员可以使用镜像来快速构建一套标准的开发环境；开发完之后，测试和运维人员可以直接使用完全相同的环境来部署代码。只要是开发测试过的代码，就可以确保在生产环境无缝运行。Docker可以快速创建和删除容器，实现快速迭代，节约开发、测试及部署的时间。

2.更高效的利用资源：
运行Docker容器不需要额外的虚拟化管理程序的支持，Docker是内核级的虚拟化，可以实现更高的性能，同时对资源的额外需求很低，与传统的虚拟机方式相比，Docker的性能要提高1 ~ 2个数量级。

3.更轻松的迁移和扩展：
Docker容器几乎可以在任意的平台上运行，包括物理机、虚拟机、公有云、私有云、个人电脑等等，同时支持主流的操作系统发行版本。这种兼容性能让用户可以在不同的平台之间轻松的迁移应用。

4.更轻松的管理和更新：
使用Dockerfile，只需要小小的配置修改，就可以替代以往大量的更新工作。所有的修改都以增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的容器管理。

Docker和虚拟化

Docker和KVM虚拟化的区别

在没有Docker 的时代，商家通常使用硬件虚拟化（也称为虚拟机)，以提供隔离。虚拟机提供虚拟的硬件，可安装一个操作系统和其他程序。它们需要很长的时间（通常以分钟计）来创建，也需要显著的资源开销，因为它们除了要执行你需要的软件，还得运行整个操作系统的副本。

不同于虚拟机，Docker容器不使用硬件虚拟化。运行在Docker容器中的程序接口和主机的 Linux内核直接打交道。因为容器中运行的程序和计算机的操作系统之间没有额外的中间层，没有资源被冗余软件的运行或虚拟硬件的模拟而浪费掉。这是一个很重要的区别。Docker不是一个虚拟化技术。相反，它可以帮助使用已经内置到操作系统中的容器技术。

Docker以及其他容器技术，都属于操作系统虚拟化范畴，操作系统细腻化最大的特点就是不需要额外的supervisor支持。Docker虚拟化方式之所以有众多优势，跟操作系统虚拟化技术自身的设计和实现分不开。

  • docker是容器
  • KVM是Linux虚拟服务
  • VMware是Windows虚拟服务
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--virt-type kvm \
--name CentOS-7-x86_64 \
--ram 1024 \
--cdrom=/tmp/CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso \
--disk path=/opt/CentOS-7-x86_64.raw \
--disk /tmp/CentOS-7-x86_64.qcow2,format=qcow2 \
--network network=default \
--network bridge=br0 \
--graphics vnc,listen=0.0.0.0 \
--noautoconsole

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传统方式是在硬件层面实现虚拟化，需要有额外的虚拟机管理应用和虚拟机操作系统层。Docker容器时在操作系统层面实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，因此更加轻量级。

Docker与虚拟机的比较

作为一种轻量级的虚拟化方式，Docker在运行应用上跟传统的虚拟机的方式相比具有如下显著优势：

Docker容器启动很快，启动和停止可以实现秒级，相比传统的虚拟机方式（分钟级）要快速很多。

Docker容器对系统资源需求很少，一台主机上可以同时运行数千个Docker容器。

Docker通过类似git设计理念的操作来方便用户获取、分发和更新应用镜像，存储复用，增量更新。

Docker通过Dockerfile支持灵活的自动化创建和部署机制，可以提高工作效率，并标准化流程。

特性 容器 虚拟机
启动速度 秒级 分钟级
性能 接近原生 较好
内存 MB级 GB级
硬盘适应 MB级 GB级
运行密度 单台主机支持上千个 单台主机支持几个
隔离性 安全隔离 完全隔离
迁移 优秀 一般

Namespace 和 cgroup

Namespace 资源隔离

内核提供了namespace的机制用来隔离相关资源，namespace设计之初就是为了实现轻量级的系统资
源隔离，可以让容器中的进程仿佛置身于一个独立的系统环境中。

Namespace 系统调用参数 隔离内容
UTC CLONE_NEWUTC 主机名和域名
IPC CLONE_NEWIPC 信号量，消息队列，共享内存
PID CLONE_NEWPID 进程号
Network CLONE_NEWNET 网络设备，网络栈，端口
Mount CLONE_NEWNS 文件系统
User CLONE_NEWUSER 用户和用户组

cgroup 资源隔离

cgroups 限制一个进程能够使用的资源，cpu、内存、硬盘io等

cgroup的四大作用：

  • 资源限制：
    • 例如设定任务指定内存
  • 优先级分配：
    • 比如跟任务分配的CPU时间，片数，磁盘IO，带宽大小来控制任务的优先级
  • 资源统计：
    • 统计CPU，内存，IO等资源使用时长，该功能比较适合用于计费
  • 任务控制：
    • cgroup可以对任务进行 运行，挂起，恢复等操作

Docker三个重要的概念

Docker中有三个核心概念：镜像、容器和仓库。准确把握这三大概念对于掌握Docker技术尤为重要。

  • 镜像（Image）

    • Docker 镜像（Image），可以看做是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需要的程序、库、资源、配置文件以外，还包含了一些为运行时，准备的配置参数（匿名卷，环境变量，用户等），镜像是不可更改的

  • 容器（Container）

    • 镜像（Image）和容器（Container），容器的定义和镜像，几乎是一模一样，唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的。
    • 容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

  • 仓库（Repository）

    • dockerhub（公有仓库）

    • harbor（私有仓库）

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      仓库是Docker用来存放镜像的地方，类似于我们之前常用的代码仓库。
      通常一个仓库会包含，同一个软件，不同版本的镜像
      我们可以通过<仓库名>:<标签>格式来指定具体使用哪个版本的镜像，如果不给标签，那么默认以Latest作为默认标签

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docker组成部分

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  • Docker是传统的C/S架构，分为 docker client 和 docker server
  • Docker客户端是Docker用户与Docker交互的主要方式
  • 当使用Docker命令行运行命令时，Docker客户端将这些命令发送给服务端，服务端执行这些命令
  • Docker命令使用Docker API
  • Docker客户端可以与多个服务端进行通讯

Docker总结

  • 操作系统的趋势
    1. 系统越来越多，也越来越复杂
    2. 系统之间的兼容性得不到保证
  • 容器带来的优势
    1. 解决了一个相对隔离的环境（容器与容器，容器与主机之间互不影响）
    2. 解决了系统不兼容的问题（重点）
    3. 容器解决了稳定部署的问题
  • 容器软件：docker
    1. 基于golang语言开发
    2. Linux 基金会
      1. 增加知名度
      2. 全世界的开发者共同维护软件的生态系统
  • docker与虚拟机的区别
    1. 虚拟机之间的系统级别的隔离
    2. docker容器之间的进程级别的隔离