Docker概述

什么是容器/strong>

官方解释：

一句话概括容器：容器就是将软件打包成标准化单元，以用于开发、交付和部署。

容器镜像是轻量的、可执行的独立软件包 ，包含软件运行所需的所有内容：代码、运行时环境、系统工具、系统库和设置。
容器化软件适用于基于Linux和Windows的应用，在任何环境中都能够始终如一地运行。
容器赋予了软件独立性，使其免受外在环境差异（例如，开发和预演环境的差异）的影响，从而有助于减少团队间在相同基础设施上运行不同软件时的冲突。

通俗理解：

容器就是一个存放东西的地方，就像书包可以装各种文具、衣柜可以放各种衣服、鞋架可以放各种鞋子一样。我们现在所说的容器存放的东西可能更偏向于应用比如网站、程序甚至是系统环境。

虚拟机：

通过上面这三张抽象图，我们可以大概可以通过类比概括出： 容器虚拟化的是操作系统而不是硬件，容器之间是共享同一套操作系统资源的。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。因此容器的隔离级别会稍低一些。

Docker思想

• 集装箱
• 标准化： ①运输方式 ② 存储方式 ③ API接口
• 隔离

Docker容器的特点

• 轻量，在一台机器上运行的多个 Docker 容器可以共享这台机器的操作系统内核；它们能够迅速启动，只需占用很少的计算和内存资源。镜像是通过文件系统层进行构造的，并共享一些公共文件。这样就能尽量降低磁盘用量，并能更快地下载镜像。
• 标准，Docker 容器基于开放式标准，能够在所有主流 Linux 版本、Microsoft Windows 以及包括 VM、裸机服务器和云在内的任何基础设施上运行。
• 安全，Docker 赋予应用的隔离性不仅限于彼此隔离，还独立于底层的基础设施。Docker 默认提供最强的隔离，因此应用出现问题，也只是单个容器的问题，而不会波及到整台机器。

为什么要用Docker

1. Docker 的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现 “这段代码在我机器上没问题啊” 这类问题；—— 一致的运行环境
2. 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。—— 更快速的启动时间
3. 避免公用的服务器，资源会容易受到其他用户的影响。—— 隔离性
4. 善于处理集中爆发的服务器使用压力；—— 弹性伸缩，快速扩展
5. 可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。—— 迁移方便
6. 使用 Docker 可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。—— 持续交付和部署

容器 VS 虚拟机

容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配优势，但功能有所不同，因为容器虚拟化的是操作系统，而不是硬件，因此容器更容易移植，效率也更高。

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；而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，而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。

镜像（Image）—— 一个特殊的文件系统

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。而Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。

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。

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。 镜像实际是由多层文件系统联合组成。

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。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。

镜像自身是只读的。容器从镜像启动的时候，会在镜像的最上层创建一个可写层。

容器（Container) —— 镜像运行时的实体

Docker容器类似于一个轻量级的沙箱，Docker利用容器来运行和隔离应用。容器是从镜像创建的应用运行实例。可以将其启动、开始、停止、删除，而这些容器都是彼此相互隔离的、互不可见的。

可以把容器看做是一个简易版的Linux系统环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）以及运行在其中的应用程序打包而成的盒子。

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。

容器的实质是进程，但与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。前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。

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，容器可以随意删除、重新 run ，数据却不会丢失。

仓库（Repository）—— 集中存放镜像文件的地方

镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主上运行，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。所以说：镜像仓库是Docker用来集中存放镜像文件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，而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签.。

这里补充一下Docker Registry 公开服务和私有 Docker Registry的概念：

Docker Registry 公开服务是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像，并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。

最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub，这也是默认的Registry，并拥有大量的高质量的官方镜像，网址为：https://hub.docker.com/ 。在国内访问Docker Hub可能会比较慢国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 时速云镜像库、网易云镜像服务、DaoCloud镜像市场、阿里云镜像库等。

除了使用公开服务外，用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了 Docker Registry镜像，可以直接使用做为私有 Registry 服务。开源的 Docker Registry 镜像只提供了 Docker Registry API 的服务端实现，足以支持 docker 命令，不影响使用。但不包含图形界面，以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。

可以看出，Docker利用仓库管理镜像的设计理念与Git非常相似，实际上在理念设计上借鉴了Git的很多优秀思想。

Docker组件间关系

1、Client 客户端

Docker 是一个客户端-服务器（C/S）架构程序。Docker 客户端只需要向 Docker 服务器或者守护进程发出请求，服务器或者守护进程将完成所有工作并返回结果。Docker 提供了一个命令行工具 Docker 以及一整套 RESTful API。你可以在同一台宿主机上运行 Docker 守护进程和客户端，也可以从本地的 Docker 客户端连接到运行在另一台宿主机上的远程 Docker 守护进程。

2、Host 主机(Docker 引擎)

一个物理或者虚拟的机器用于执行 Docker 守护进程和容器。

3、镜像分层

Docker 支持通过扩展现有镜像，创建新的镜像。实际上，Docker Hub 中 99% 的镜像都是通过在 base 镜像中安装和配置需要的软件构建出来的。

所有对容器的改动 – 无论添加、删除、还是修改文件都只会发生在容器层中。只有 「容器层是可写的，容器层下面的所有镜像层都是只读的」

镜像层数量可能会很多，所有镜像层会联合在一起组成一个统一的文件系统。如果不同层中有一个相同路径的文件，比如 /a，上层的 /a 会覆盖下层的 /a，也就是说用户只能访问到上层中的文件 /a。在容器层中，用户看到的是一个叠加之后的文件系统。

文件操作	说明
添加文件	在容器中创建文件时，新文件被添加到容器层中。
读取文件	在容器中读取某个文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后打开并读入内存。
修改文件	在容器中修改已存在的文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后修改之。
删除文件	在容器中删除文件时，Docker 也是从上往下依次在镜像层中查找此文件。找到后，会在容器层中 「记录下此删除操作」。（只是记录删除操作）

只有当需要修改时才复制一份数据，这种特性被称作 Copy-on-Write。可见，容器层保存的是镜像变化的部分，不会对镜像本身进行任何修改。

总结下来就是：容器层记录对镜像的修改，所有镜像层都是只读的，不会被容器修改，所以镜像可以被多个容器共享

4、Volume 数据卷

实际上容器就好像是一个简易版的操作系统，只不过系统中只安装了程序运行所需要的环境，前边说到容器是可以删除的，那如果删除了，容器中的程序产生的需要持久化的数据怎么办呢器运行的时候我们可以进容器去查看，容器一旦删除就什么都没有了。

所以数据卷就是来解决这个问题的，是用来将数据持久化到宿主机上，与容器间实现数据共享，简单的说就是将宿主机的目录映射到容器中的目录，应用程序在容器中的目录读写数据会同步到宿主机上，这样容器产生的数据就可以持久化了，比如数据库容器，就可以把数据存储到宿主机上的真实磁盘中。

Build, Ship, and Run

如果你搜索Docker官网，会发现如下的字样：“Docker – Build, Ship, and Run Any App, Anywhere”。那么Build, Ship, and Run到底是在干什么呢/p>

Build（构建镜像） ： 镜像就像是集装箱包括文件以及运行环境等等资源。

Ship（运输镜像） ：主机和仓库间运输，这里的仓库就像是超级码头一样。

Run （运行镜像） ：运行的镜像就是一个容器，容器就是运行程序的地方。

Docker 运行过程也就是去仓库把镜像拉到本地，然后用一条命令把镜像运行起来变成容器。所以，我们也常常将Docker称为码头工人或码头装卸工，这和Docker的中文翻译搬运工人如出一辙。

总结

Docker 官网写着这样一句话：「Build and Ship any Application Anywhere」，再结合刚才我们所理解的内容，总结下来就是：「一次构建，到处运行。」

此外，Docker 公司提供了公共的镜像仓库 https://hub.docker.com（Docker 称之为 Repository），GitHub connect，自动构建镜像，大大简化了应用分发、部署、升级流程。加上 Docker 可以非常方便的建立各种自定义的镜像文件，这些都是 Docker 成为最流行的容器技术的重要因素。

通过以上这些技术的组合，最后的结果就是：绝大部分应用，开发者都可以通过 docker build 创建镜像，通过 docker push 上传镜像，用户通过 docker pull 下载镜像，使用 docker run 运行容器应用。用户不再需要去关心如何搭建环境，如何安装，如何解决不同发行版的库冲突——而且通常不会消耗更多的硬件资源，不会明显降低性能。

文章知识点与官方知识档案匹配，可进一步学习相关知识云原生入门技能树首页概览8806 人正在系统学习中

来源：途径日暮不赏丶