容器技术学习系列（一）-Docker基础知识学习

一、概述

1、Docker是什么？

1）Docker是世界领先的软件容器化平台

2）Docker公司开发，开源，托管在github

3）跨平台，支持Windows、MacOS、Linux

2、Docker的理解

Docker 使用 Google 公司推出的Go语言进行开发实现，基于Linux内核的cgroup，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。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。

Docker 在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

Docker 和传统虚拟化方式的不同之处。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。如图所示：

通俗理解：

Docker是容器技术的代表，容器技术从本质上讲是将程序隔离、打包的技术。Docker解决了软件包装的问题，理顺了开发和运维的环境的差异，使得开发和运维能用同种语言来沟通。

什么是Docker？官方的解释：Docker是一个开源的项目，可以用来将任何应用以轻量级容器的形式来打包、发布和运行。

类比：可以粗糙地理解为轻量级的虚拟机。它和虚拟机某种程度上完成同样的任务：就是把一个应用程序放在一个独立的环境里来运行。

二、docker的好处

1、能高效地构建应用；

2、对于运维开发来说，能快速的交付和部署；

3、高效的资源利用；

4、轻松的迁移扩展；

5、简单的更新管理。

优势对比，如图表：

三、核心概念

1、镜像（Image）

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。

1.1、分层存储

镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并非由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。

1.2、Union FS

联合文件系统是(Union FS)是linux的存储技术，也是Docker镜像的存储方式。 它是分层的文件系统，将不同目录拉到同一个虚拟目录下。下图展示了Docker用Union FS 搭建的分层镜像：（比如最下层是操作系统的引导，上一层是Linux操作系统，再上一层是Tomcat，jdk，再上一层是应用代码）这些层是只读的，加载完后这些文件会被看成是同一个目录，相当于只有一个文件系统。

我们可以通过docker info查看镜像的一些信息，可以看到存储驱动用的并不是UnionFS而是overlay2，overlay也是一个联合文件系统，所以上述主要介绍联合文件系统的概念，至于这些存储驱动的演变过程和优缺点，可以阅读http://dockone.io/article/1765

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。

2、容器（Container）

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。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，使用起来，就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。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。也因为这种隔离的特性，很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。

前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。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。

 3、仓库（Repository）

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。我们可以通过<仓库名>:<标签>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。

仓库名经常以两段式路径形式出现，比如easson/nginx-proxy，前者往往意味着Docker Registry 多用户环境下的用户名，后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对，取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。

4、数据卷(Volume)

数据卷的使用，类似于linux下对目录或文件进行mount操作。是指把数据映射到linux磁盘目录，业务把数据写入这个目录，容器重新启动时，自己加载数据卷，数据又恢复了。但是实际使用中，对于数据库的使用场景一直存有争议。

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