【Docker入门】Docker的基本概念

1. 什么是Docker

Docker采用Go语言进行开发,基于linux内核的cgroup(控制组群:用来限制、控制和分离一个进程组群的资源)、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。相比与传统的虚拟技术,Docker内部进程直接运行在宿主的内核上,不进行硬件虚拟。

2. 为什么要使用Docker

更加高效的利用系统资源

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对系统的利用能力更强。在应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度上都更有效。

更快速的启动时间

传统的虚拟机技术需要启动应用服务,对于Docker应用,直接寄宿在宿主内核,无需启动一个完整的操作系统,因此可以达到秒级甚至毫秒级的启动时间。

一致的运行环境

在实际开发的过程中,测试开发以及生产的环境都是不一样的,所以有时候会因为环境变化导致bug的出现,Docker的镜像提供除了内核外完整的运行时环境。

持续交付和部署

对于开发或者是运维,希望做到一次配置,处处运行。使用Docker可以通过定制应用镜像实现持续集成、持续交付和部署(CI/CD)。开发人员可以使用Dockerfile进行镜像的构建,使用该文件让镜像更加透明化。

更轻松的迁移

Docker确保了执行环境的一致性,使得在多平台迁移的时候会更加容易。

更轻松的维护和扩展

Docker使用分层存储技术以及镜像技术,使得应用重复部分的复用更加容易。可以基于基础镜像进一步拓展定制化的镜像。Docker团队以及各个开源项目团队一起维护了很多高质量的官方镜像

对比

特性 容器 虚拟机
启动 秒级 分钟级
硬盘使用 一般为MB 一般为GB
性能 接近原生 弱于
系统支持量 单机支持上千个容器 一般几十个

3.Docker基本概念

3.1 镜像

操作系统分为内核和用户空间。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。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。
因为镜像包含操作系统完整的 root 文件系统,其体积往往是庞大的,因此在 Docker 设计时,就充分利用 Union FS 的技术,将其设计为分层存储的架构。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。

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。
容器实际上是容器,但是和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,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。
对于容器也采用分层存储原理,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。
按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。
数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器删除或者重新运行之后,数据却不会丢失。

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。

参考书籍:https://legacy.gitbook.com/book/yeasy/docker_practice/details

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