Docker 简介

Docker 简介

Docker 是一个开源的应用容器引擎，它利用操作系统级的虚拟化技术（如Linux上的命名空间和控制组）来创建和管理轻量级的、可移植的软件容器。这些容器能够在不同的主机之间无缝运行，并且具备一致的行为，因为它们包含了应用运行所需的所有依赖库、配置文件和服务。

Docker 的主要优势在于：

1. 标准化交付：通过 Docker 镜像，开发者可以打包应用程序及其所有依赖项为单一单元，确保在任何支持 Docker 的环境上都能以一致的方式运行。
2. 资源隔离与效率：每个 Docker 容器都是相互隔离的，拥有自己的文件系统、网络接口和进程空间，但相比于传统的虚拟机更为轻量高效，因为它共享宿主机的操作系统内核，避免了冗余的硬件虚拟化开销。
3. 快速部署与扩展：由于容器启动速度快，因此能够实现快速的服务部署、扩展和更新，非常适合微服务架构以及持续集成/持续部署（CI/CD）的工作流。
4. 跨平台兼容：Docker 可以在多种 Linux 发行版以及 Windows 和 macOS 上运行，使得开发和生产环境的一致性得到显著提高。
5. 生态系统的丰富：围绕 Docker 构建了一个庞大的生态系统，包括公共和私有镜像仓库（如 Docker Hub）、编排工具（如 Kubernetes 和 Swarm）、自动化构建工具（如 Dockerfile 和 Docker Compose）等。

Container（容器）与 VM（虚拟机）的对比

1. 定义：
   • Container（容器）：是一种轻量级的、操作系统级别的虚拟化技术。容器共享宿主机的操作系统内核，通过命名空间、控制组等机制实现资源隔离和限制，每个容器包含独立的应用程序及其依赖库，但不包括操作系统的完整副本。

• VM（虚拟机）：是硬件层面的虚拟化技术。在宿主机上运行一个完整的操作系统实例，每个虚拟机都有自己的内核以及用户空间，模拟了完整的硬件环境。

1. 资源使用效率：
   • 容器：因为只运行单一应用程序并共享内核，所以容器占用的存储空间小，启动速度快，内存和CPU利用率更高。

• 虚拟机：由于运行的是完整的操作系统，所以占用的存储空间较大，启动速度相对较慢，对资源的消耗也更多。

1. 隔离性：
   • 容器：提供进程级别的隔离，安全性相对较低，适合在同一信任域内的多应用部署。

• 虚拟机：提供更高级别的隔离，每个虚拟机内部都是一个独立的世界，安全性较高，可以容纳不同版本或类型的操作系统。

1. 迁移性和可移植性：
   • 容器：具有极高的可移植性，只要目标环境支持相应的容器运行时，容器就能快速迁移到新环境且行为一致。

• 虚拟机：虽然可移植性较好，但由于包含整个操作系统，因此其体积大，迁移所需时间较长。

1. 应用场景：
   • 容器：适用于微服务架构、持续集成/持续部署（CI/CD）、快速迭代开发及测试环境搭建等场景。

• 虚拟机：更适合于需要更强隔离性的场景，如云服务器租赁、多租户环境下的资源隔离、跨平台兼容性测试等。

总结来说，容器侧重于高效利用资源、简化运维流程、加快部署速度，而虚拟机则强调高度隔离和兼容性。

Docker 核心组件

主要包含三部分：

1. Docker Image

Docker Image 是 Docker 容器技术的核心组成部分，它是一个静态的、只读的模板，包含了运行一个应用程序所需的所有内容，包括代码、运行时库、环境变量和配置文件等。每个 Docker Image 都是基于上层镜像通过层层叠加的方式构建而成，并且每一层都是只读的。

Docker Image 的构建通常使用 Dockerfile 文件来定义，其中包含了创建镜像的具体步骤和依赖项。通过执行 docker build 命令，Docker 会根据 Dockerfile 中的指令逐步构建新的镜像层，最终生成一个新的 Docker Image。

每个 Docker Image 都有一个唯一的标识符（通常是哈希值），并可以被赋予一个标签（tag），例如：ubuntu:latest 或 myapp:v1.0，便于管理和引用。

当需要运行一个容器时，用户会基于某个 Docker Image 创建一个新的容器实例。由于镜像是只读的，因此在启动容器时，Docker 会在镜像的基础上添加一个可写的容器层，这样既保留了原镜像的不变性，又允许在容器内进行临时数据写入和应用状态变更。

2. Docker Container (容器)

Docker Container（容器）是 Docker 技术的核心运行时实体，它是基于 Docker Image 创建的一个轻量级、独立的运行环境。容器提供了一种标准化的方式来打包和运行应用程序及其依赖，确保在任何支持 Docker 的环境中都能以一致的方式运行。

当您从一个 Docker Image 启动一个容器时，实际上是在系统上创建了一个与宿主机隔离的进程空间，并且这个空间内包含了运行应用所需的所有资源：代码、运行时库、配置文件以及一个精简版的操作系统内核（通常称为容器运行时）。尽管容器之间看起来像是各自运行在独立的操作系统中，但它们实际上共享宿主机的内核，从而实现了高效、轻量级的虚拟化。

3. Docker Registry (仓库)

Docker Registry 用于存储和分发 Docker 镜像，有公共和私有两种形式。公共的如 Docker Hub，私有的可以部署在本地或云端。开发人员可以将构建好的镜像推送到 Registry，然后在其他环境中从 Registry 拉取镜像，以便在多个环境中保持一致性和便利性。

Docker 架构

Docker使用client-server 架构。组成包含 Docker Client、Docker Daemon 与 Docker Registry。

• Docker Client（客户端）： Docker 客户端是用户与 Docker 系统进行交互的主要工具。它提供了命令行界面（CLI），允许用户执行如构建镜像、运行容器、管理网络、存储卷等操作。客户端通过发送 API 请求给 Docker Daemon 进行通信。
• Docker Daemon（守护进程）： Docker Daemon 是在宿主机上运行的一个长生命周期的服务程序，负责接收并处理来自 Docker 客户端的请求，并执行相应的操作。守护进程管理着所有容器的生命周期，包括从镜像创建容器、启动/停止容器、分配资源、监控状态等。
• Docker Registry（仓库）：它负责管理和存储用户上传的 Docker Image，并提供镜像的下载、搜索等功能。通过 Docker Registry，开发人员可以方便地共享和管理自己的镜像资源。