Docker 简介

# 10.Docker 简介

学习 Docker 之前，先了解 Docker 为什么出现，解决了什么痛点；然后简单介绍 Docker 是什么。

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# 在 Docker 出现之前

假如你在自己的笔记本上，开发一个商城项目，那么开发环境就是你自己的笔记本，并且该开发环境具有特定的配置；而其他同事也有自己的本地开发环境，并且配置一般是互不相同的（比如使用的 IDE 不同，项目位置不同，端口号和数据库连接信息不同... 等等）

除此之外，在测试环境和生产环境中，配置也是不同的，那么在部署过程中，经常会出现版本和配置问题（俗称环境问题）。

为了解决环境问题，容器技术出现了（例如 Docker）。Docker 之所以发展如此迅速，也是因为它对此给出了一个标准化的解决方案-----系统平滑移植，容器虚拟化技术。

环境配置是相当麻烦的，例如安装 Java，Tomcat、Nginx 等；换一台机器，又要重新安装一遍，费力费时。那能不能从根本上解决问题：软件可以带环境安装？也就是说，安装的时候，把原始环境一模一样地复制过来。开发人员利用 Docker 可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作，在其他机器上不行”的问题。

除此之外，还能解决扩容和缩容的问题：想要增加一台服务器，那么只需在上面用 Docker 复制一份开发环境即可，非常方便。

Docker 还能解决跨平台的问题，比如一个项目是在 Windows 下开发的，那么使用 Docker，项目也能在 Linux 和 Mac OS 下运行。

Docker 的出现使得过去「程序即应用」的观念被打破。透过镜像（images）将项目，运行项目所需要的系统环境等信息，由下而上打包，达到应用程式跨平台间的无缝接轨运作。

镜像就好比一个打包好的环境，里面包含了源代码 + 配置 + 环境 + 版本。

比如，使用虚拟机安装 Centos 的时候，就用到了 Centos 镜像，直接安装该镜像，安装好后就可以获得一个 Centos 服务器。

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注意，容器技术的出现，使得开发也要慢慢的兼顾运维的一些工作。

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# Docker 是什么

Docker 是基于 Go 语言实现的云开源项目。

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”。

Docker 是在 Linux 容器技术基础上发展过来的。将应用打成镜像，通过镜像成为运行在 Docker 容器上面的实例，而 Docker 容器在任何操作系统上都是一致的，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。

一句话：Docker 是解决了运行环境和配置问题的软件容器，方便做持续集成并有助于整体发布的容器虚拟化技术。

Docker 的图标是一个鲸鱼，上面有很多的集装箱。Docker 借鉴了标准集装箱的概念，标准集装箱将货物运往世界各地，Docker 将这个模型运用到自己的设计中，唯一不同的是：集装箱运输货物，而 Docker 运输软件

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# 容器与虚拟机比较

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# 传统虚拟机技术

虚拟机（virtual machine）也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 CentOS。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，不需要了就删掉，对其他部分毫无影响。这类虚拟机完美的运行了另一套系统，能够使应用程序，操作系统和硬件三者之间的逻辑不变。

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），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。示意图：

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由于模拟出了硬件以及操作系统，传统虚拟机技术有如下缺点：

资源占用多
冗余步骤多
启动慢

对于开发人员来说，重点是复制应用，而不是模拟各种硬件和操作系统。

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# 容器虚拟化技术

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 容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程，从另一个镜像运行，并由该镜像提供支持进程所需的全部文件。容器提供的镜像包含了应用的所有依赖项，因而在从开发到测试再到生产的整个过程中，它都具有可移植性和一致性。

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。有了容器，就可以将软件运行所需的所有资源打包到一个隔离的容器中。容器与虚拟机不同，不需要捆绑一整套操作系统，只需要软件工作所需的库资源和设置。系统因此而变得高效轻量，并保证部署在任何环境中的软件都能始终如一地运行。示意图：

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# 对比

传统虚拟机技术在硬件层面实现虚拟化。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；
容器虚拟化技术：在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统。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，启动速度快，占用体积小。
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。

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总结下为什么 Docker 会比 VM 虚拟机快：

（1）Docker 有着比虚拟机更少的抽象层：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，过程是分钟级别的。而 Docker 由于直接利用宿主机的操作系统，省略了加载 OS 过程，因此新建一个 Docker 容器只需要几秒钟。

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	Docker 容器	虚拟机（VM）
操作系统	与宿主机共享 OS	宿主机 OS 上运行虚拟机 OS
存储大小	镜像小，便于存储与传输	镜像庞大（vmdk，vdi 等）
运行性能	几乎无额外性能损失	操作系统额外的 CPU、内存消耗
移植性	轻便，灵活，适应于 Linux	笨重，与虚拟化技术耦合度高
硬件亲和性	面向软件开发者	面向硬件运维者
部署速度	快速，秒级	较慢，分钟级

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# 使用 Docker 的好处

这里做个小结：

更快速的应用交付和部署：传统的应用开发完成后，需提供一堆安装程序和配置说明文档，安装部署后需根据配置文档进行繁杂的配置才能正常运行。Docker 化之后只需要交付少量容器镜像文件，在正式生产环境加载镜像并运行即可，应用安装配置在镜像里已经内置好，大大节省部署配置和测试验证时间
更便捷的升级和扩缩容：随着微服务架构和 Docker 的发展，大量的应用会通过微服务方式架构，应用的开发构建将变成搭乐高积木一样，每个 Docker 容器将变成一块“积木”，应用的升级将变得非常容易。当现有的容器不足以支撑业务处理时，可通过镜像运行新的容器进行快速扩容，使应用系统的扩容从原先的天级变成分钟级甚至秒级。
更简单的系统运维：应用容器化运行后，生产环境运行的应用可与开发、测试环境的应用高度一致，容器会将应用程序相关的环境和状态完全封装起来，不会因为底层基础架构和操作系统的不一致性给应用带来影响，产生新的 BUG。当出现程序异常时，也可以通过测试环境的相同容器进行快速定位和修复
更高效的计算资源利用：Docker 是内核级虚拟化，不像传统的虚拟化技术一样需要额外的 Hypervisor 支持，所以在一台物理机上可以运行很多个容器实例，可大大提升物理服务器的 CPU 和内存的利用率（也变相节约了服务器，省钱）。

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