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Docker入门 ​

1. 诞生背景 ​

在Docker发明之前，在服务器配置一个应用的运行环境，要安装各种软件，应用开发需要配置不同环境的配置文件和其他支持文件，以及开发和运维部署团队时常有沟通甚至常常发生部署失败的状况。另外不同系统间移植应用也是非常麻烦。Docker的出现使得以打破过去「程序即应用」的观念。透过镜像(images)将作业系统核心除外，运作应用程式所需要的系统环境，由下而上打包，达到应用程式跨平台间的无缝接轨运作。

2. 概述 ​

Alt text Docker🐳是基于Go语言实现的开源项目。Docker的主要目标是"Build，Ship and Run Any App,Anywhere"，也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，使用户的APP(可以是一个WEB应用或数据库应用等等)及其运行环境能够做到"一次镜像，处处运行"。Linux容器技术的出现就解决了这样一个问题，而Docker就是在它的基础上发展过来的。将应用打成Docker镜像，应用通过镜像运行在Docker容器上成为应用的实例，Docker容器保证在任何操作系统上应用效果都是一致的，这就实现了跨平台、跨服务器。只需要一次配置好环境，换到别的机子上就可以一键部署好，大大简化了操作。

3. Docker和虚拟机对比 ​

虚拟机(virtual machine)就是带环境安装的一种解决方案。它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统，比如在Windows10系统里面运行Linux系统CentOS7。应用程序对此毫无感知，因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样，而对于底层系统来说，虚拟机就是一个普通文件。传统虚拟机技术基于安装在主操作系统上的虚拟机管理系统(如VirtualBox和VMWare等)，创建虚拟机(虚拟出各种硬件)，然后在虚拟机上安装从操作系统，在从操作系统中安装部署各种应用。
虚拟机的缺点：1. 资源占用多；2. 冗余步骤多；3. 启动慢
由于前面虚拟机存在某些缺点，Linux发展出了另一种虚拟化技术：
Linux容器(Linux Containers，缩写为 LXC),Linux容器不是模拟一个完整的操作系统而是对进程进行隔离。Linux容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程，从一个镜像开始运行，容器提供该镜像所需的全部文件。 Docker和虚拟机对比不同之处：

  1. 传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；
  2. 容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。
  3. 每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。

Docker会比VM虚拟机快原因：

  1. Docker有着比虚拟机更少的抽象层
    由于Docker不需要Hypervisor(虚拟机)实现硬件资源虚拟化,运行在docker容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。因此在CPU、内存利用率上Docker将会在效率上有明显优势。
  2. Docker利用的是宿主机的内核,而不需要加载操作系统OS内核
    当新建一个容器时,Docker不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。进而避免引寻、加载操作系统内核返回等比较费时费资源的过程,当新建一个虚拟机时,虚拟机软件需要加载OS,返回新建过程是分钟级别的。而Docker由于直接利用宿主机的操作系统,则省略了返回过程,因此新建一个Docker容器只需要几秒钟。
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4. Docker的优势 ​

  1. 更快速的应用交付和部署
  2. 更便捷的升级和扩缩容
  3. 更简单的系统运维
  4. 更高效的计算资源利用

5. Docker相关概念 ​

镜像(image): 就是一个只读的模板。镜像可以用来创建 Docker 容器，一个镜像可以创建很多容器。Docker镜像文件类似于Java的类模板，而Docker容器实例类似于java中new出来的实例对象。
容器(container): Docker利用容器(Container)独立运行的一个或一组应用，应用程序或服务运行在容器里面，容器就类似于一个虚拟化的运行环境，容器是用镜像创建的运行实例。可以把容器看做是一个简易版的Linux环境(包括root用户权限、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。
仓库(repository): 是集中存放镜像文件的场所。类似于Maven仓库，存放各种jar包的地方；Docker公司提供的官方registry被称为Docker Hub，存放各种镜像模板的地方。仓库分为公开仓库(Public)和私有仓库(Private)两种形式。最大的公开仓库是Docker Hub，里面存放了数量庞大的镜像供用户下载。国内的公开仓库包括阿里云 、网易云等。

6. Docker工作原理 ​

Docker是一个Client-Server结构的系统，Docker守护进程运行在主机上，然后通过Socket连接从客户端访问，守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器。 Alt text

  1. 用户是使用Docker Client与Docker Daemon建立通信，并发送请求给后者。
  2. Docker Daemon作为Docker架构中的主体部分，首先提供Docker Server的功能使其可以接受Docker Client的请求。
  3. Docker Engine执行Docker内部的一系列工作，每一项工作都是以一个Job的形式的存在。
  4. Job的运行过程中，当需要容器镜像时，则从Docker Recistry中下载镜像，并通过镜像管理驱动Graph drver将下载镜像以Graph的形式存储。
  5. 当需要为Docker创建网络环境时，通过网络管理驱动Network driver创建并配置Docker容器网络环境。
  6. 当需要限制Docker容器运行资源或执行用户指令等操作时，则通过Exec driver来完成。
  7. Libcontainer是一项独立的容器管理包，Network driver以及Exec driver都是通过Libcontainer来实现具体对容器进行的操作。