Docker的基础理论与关键点理解
发布时间：2024-04-07 点击：127
一般来说，虚拟化既可以通过硬件模拟来实现，例如 vmware、kvm等，主要是通过虚拟硬件的方式，重新创建一个操作系统，操作系统本身并不知道当前的硬件是否真的存在，这种形式又称为操作系统级虚拟化。
而现在以docker为代表的容积技术，为虚拟化技术提供了创新和突破。
1、什么是docker？
docker 是使用容器技术实现应用虚拟化的一个开源项目。
它与传统的虚拟机技术有本质的区别，虚拟机技术虚拟出来的单个虚拟机可以部署各种应用，本质来说就是多了一台可迁移的操作系统；而docker是一个轻量级容器，主要是针对应用进行定制，一个docker容器封装一个应用，提供了这个应用运行的环境，所以被称为“应用的集装箱”，这样细粒度更高。
2、为什么要使用docker？
docker是基于操作系统的软件，他利用了操作系统已有的特性，可以实现远超传统虚拟机的轻量级虚拟化，主要有如下几点：
1、更快的交付和部署，开发人员可以通过镜像快速构建开发环境，测试人员可以通过完全相同的环境来进行测试，通过docker部署也会变的简单高效。
2、更高效的资源利用，docker本身对资源的消耗极低，这方面的性能传统虚拟机是无法比拟的，这样一台服务器可以构建更多的docker应用。
3、更轻松的扩展和迁移，docker几乎可以在任何平台上运行。
4、更简单的更新管理，通过dockerfile，可以通过简单的修改可以实现以往大量的更新工作。
3、docker的核心概念
使用docker所有的时间基本都是在处理它的三大核心要素：镜像、容器、仓库。
镜像 是一个只读模版，是对容器的定义，就像java 中 的类一样，通过类可以创建实例，实例就是容器，容器则是我们真正运行起来提供服务的应用，通过提交容器可以形成新的镜像，迁移镜像又可以在其他服务器生成容器。
仓库是指存放镜像的地方，目前docker的仓库（docker hub）中存放了非常多的基础镜像文件，我们可以直接下载作为应用的基础模版。
当然我们也可以搭建我们的私人仓库，在内部网络内共享我们的镜像。
4、docker 核心技术实现
docker 是诞生于 linux的一种容器化虚拟化技术，深度运用了linux操作系统的多向底层支持技术，通过这些技术来实现 docker 的容器级虚拟化。
1、使用namespace实现资源隔离
命名空间（namespace）是linux内核的一个强大特性，利用这一特性每个容器都拥有自己独立的命名空间，运行在其中的应用就像在独立的操作系统环境中一样，容器之间资源独立、互不影响。
这种资源隔离特性隔离了主机名与域名、进程编号、内存、网络设备、文件系统、用户和用户组，虽然所有的容器都通过操作系统共享了主机的硬件资源，但是通过namespace实现了基于操作系统级别的资源隔离，这种形式效率很高。
2、使用 control group 实现资源限制
控制组（control group）也是linux内核的一个特性、主要对共享资源进行隔离、限制。docker通过控制分配到容器的资源，实现了避免多个容器同事运行是对宿主机系统的资源竞争。
控制组主要提供了如下功能：
资源限制，可以将组设置为不超过设定的内存限制。 优先级，设置优先级可以让一些组优先得到更多的cpu资源。 资源审计，对每个组分配的资源进行统计。 隔离，是一个组不能看到另一个组的资源（包括进程，网络连接和文件系统）。 控制，控制挂起，重新启动等操作。 3、使用联合文件系统使镜像管理变得快速和轻量级
联合文件系统是linux一种高性能分层文件系统，目前有多种实现技术方案，它具有两个基本特性：
每一次修改作为一次提交，并层层叠加 将不同的目录挂在到同一个虚拟文件系统下
联合文件系统是docker实现的基础技术，docker镜像可以通过分层来继承，例如 用户基于基础镜像制作各种不同的应用镜像，这些镜像通用了一个基础镜像，这些应用只用记录这些分层信息，从而大大提升了存储效率。
我们可以通过 docker history 命令查看一个镜像的分层组成。
将不同的目录挂在到同一个虚拟文件系统下，这样就实现了外置数据卷的挂载。
对于docker镜像来说构成镜像的这些层是不可修改的，只读的，当docker利用镜像启动一个容器时，将在镜像文件系统的最顶端挂载一个新的可读写层给容器，容器中内容的更新会发生在可读写层。当所操作的对象位于较深的层时，需要先复制到最上面的可读写层，当数据对象较大时，io性能会较差，所以一般通过数据卷挂载的方式，而不是直接修改镜像内的数据就是这个原因。
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2、更高效的资源利用，docker本身对资源的消耗极低，这方面的性能传统虚拟机是无法比拟的，这样一台服务器可以构建更多的docker应用。
3、更轻松的扩展和迁移，docker几乎可以在任何平台上运行。
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仓库是指存放镜像的地方，目前docker的仓库（docker hub）中存放了非常多的基础镜像文件，我们可以直接下载作为应用的基础模版。
当然我们也可以搭建我们的私人仓库，在内部网络内共享我们的镜像。
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1、使用namespace实现资源隔离
命名空间（namespace）是linux内核的一个强大特性，利用这一特性每个容器都拥有自己独立的命名空间，运行在其中的应用就像在独立的操作系统环境中一样，容器之间资源独立、互不影响。
这种资源隔离特性隔离了主机名与域名、进程编号、内存、网络设备、文件系统、用户和用户组，虽然所有的容器都通过操作系统共享了主机的硬件资源，但是通过namespace实现了基于操作系统级别的资源隔离，这种形式效率很高。
2、使用 control group 实现资源限制
控制组（control group）也是linux内核的一个特性、主要对共享资源进行隔离、限制。docker通过控制分配到容器的资源，实现了避免多个容器同事运行是对宿主机系统的资源竞争。
控制组主要提供了如下功能：
资源限制，可以将组设置为不超过设定的内存限制。 优先级，设置优先级可以让一些组优先得到更多的cpu资源。 资源审计，对每个组分配的资源进行统计。 隔离，是一个组不能看到另一个组的资源（包括进程，网络连接和文件系统）。 控制，控制挂起，重新启动等操作。 3、使用联合文件系统使镜像管理变得快速和轻量级
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每一次修改作为一次提交，并层层叠加 将不同的目录挂在到同一个虚拟文件系统下
联合文件系统是docker实现的基础技术，docker镜像可以通过分层来继承，例如 用户基于基础镜像制作各种不同的应用镜像，这些镜像通用了一个基础镜像，这些应用只用记录这些分层信息，从而大大提升了存储效率。
我们可以通过 docker history 命令查看一个镜像的分层组成。
将不同的目录挂在到同一个虚拟文件系统下，这样就实现了外置数据卷的挂载。
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