什么是Docker容器？為什么需要Docker容器？

容器技術(shù)這幾年，真的是特別火爆啊。

盡管容器技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)很久了，卻是隨著Docker的出現(xiàn)而變得廣為人知的。

Docker是第一個(gè)使容器能在不同機(jī)器之間移植的系統(tǒng)。

業(yè)內(nèi)甚至經(jīng)常出現(xiàn)一種聲音：Docker將取代VM。

不得不說，還是夸張了。

容器的優(yōu)勢在于是它使得業(yè)務(wù)的上云部署更快，資源利用更高。但是在安全性上，不好說。

今天就給你展開說說，到底什么是Docker容器？Docker容器和VM有什么區(qū)別？

為什么需要Docker容器？

?01??這就得先說回到虛擬機(jī)了?

虛擬機(jī)，也就是Virtual Machine，VM的發(fā)展，減輕了企業(yè)對硬件資源的依賴。

它將一臺物理設(shè)備虛擬為多個(gè)邏輯設(shè)備，每個(gè)邏輯設(shè)備可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高設(shè)備的工作效率。

然而，傳統(tǒng)VM需要安裝操作系統(tǒng)才能執(zhí)行應(yīng)用程序，占用系統(tǒng)資源過多。

多數(shù)情況下，用戶只需要運(yùn)行簡單的應(yīng)用程序，采用VM技術(shù)操作繁瑣且造成資源浪費(fèi)。

假如需要遷移應(yīng)用服務(wù)程序，則需遷移整個(gè)VM，因此企業(yè)迫切需要輕量級的虛擬化技術(shù)。

?02??靈活遷移部署，簡直不要太香?

容器，就是一種輕量級的虛擬化技術(shù)，目的和虛擬機(jī)一樣，都是為了創(chuàng)造“隔離環(huán)境”。

但是它不像VM采用操作系統(tǒng)級的資源隔離，容器采用的是進(jìn)程級的系統(tǒng)隔離。

Docker作為創(chuàng)建容器的主流工具，為啥發(fā)展這么迅速？

關(guān)鍵點(diǎn)就在于它可以讓開發(fā)者將企業(yè)需要的各種應(yīng)用及應(yīng)用依賴文件封裝在Docker鏡像文件中。

然后在任何物理設(shè)備（Linux設(shè)備或Window設(shè)備等）上安裝運(yùn)行實(shí)現(xiàn)虛擬化；

讓應(yīng)用程序徹底脫離底層設(shè)備，可以在物理機(jī)之間靈活遷移部署，使運(yùn)維工程師擺脫了繁瑣的環(huán)境部署，極大的提高了工作效率，同時(shí)減少了部署過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

?03??Docker容器的3大特點(diǎn)?

輕量化：

一臺主機(jī)上運(yùn)行的多個(gè)Docker容器可以共享主機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核；啟動(dòng)迅速，只需占用很少的計(jì)算和內(nèi)存資源。

標(biāo)準(zhǔn)開放：

Docker容器基于開放式標(biāo)準(zhǔn)，能夠在所有主流Linux版本、Microsoft Windows以及包括VM、裸機(jī)服務(wù)器和云在內(nèi)的任何基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行。

安全可靠：

Docker賦予應(yīng)用的隔離性不僅限于彼此隔離，還獨(dú)立于底層的基礎(chǔ)設(shè)施。

Docker默認(rèn)提供最強(qiáng)的隔離，因此應(yīng)用出現(xiàn)問題，也只是單個(gè)容器的問題，而不會(huì)波及到整臺主機(jī)。

02

Docker容器 VS VM

Docker容器和傳統(tǒng)VM技術(shù)，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有所不同。

?01??VM與Docker容器的邏輯組成?

VM：

使用Hypervisor提供虛擬機(jī)的運(yùn)行平臺，管理每個(gè)VM中操作系統(tǒng)的運(yùn)行。

每個(gè)VM都要有自己的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和必要的依賴文件等。

Docker容器：

使用Docker引擎進(jìn)行調(diào)度和隔離，提高了資源利用率，在相同硬件能力下可以運(yùn)行更多的容器實(shí)例；每個(gè)容器擁有自己的隔離化用戶空間。

?02??Docker容器的優(yōu)勢?

相較于VM，Docker容器作為一種輕量級的虛擬化方式，在應(yīng)用方面具有以下顯著優(yōu)勢：

Docker容器可以在秒級時(shí)間內(nèi)快速啟動(dòng)和停止，相較傳統(tǒng)虛擬機(jī)顯著提升。

Docker容器對系統(tǒng)資源要求低，數(shù)千個(gè)Docker容器可同時(shí)運(yùn)行在同一個(gè)主機(jī)上。

Docker容器通過類似Git的操作來方便用戶獲取和更新應(yīng)用鏡像。

Docker容器通過Dockerfile配置文件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化創(chuàng)建和靈活部署，提高工作效率。

Docker容器除了運(yùn)行其中的應(yīng)用之外，基本不消耗額外的系統(tǒng)資源，保證應(yīng)用性能的同時(shí)，盡量減小系統(tǒng)開銷。

下圖可直觀了解Docker容器與傳統(tǒng)VM方式的區(qū)別：

03

Docker容器是如何工作的？

?01??Docker的三大組成要素?

鏡像：

Docker鏡像是一個(gè)特殊的文件系統(tǒng)，除了提供容器運(yùn)行時(shí)所需的程序、庫、資源、配置等文件外，還包含了一些為運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)備的配置參數(shù)。

鏡像不包含任何動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會(huì)被改變。

鏡像可以用來創(chuàng)建Docker容器，用戶可以使用設(shè)備上已有的鏡像來安裝多個(gè)相同的Docker容器。

容器：

鏡像創(chuàng)建的運(yùn)行實(shí)例，Docker利用容器來運(yùn)行應(yīng)用。

每個(gè)容器都是相互隔離的、保證安全的平臺。

我們可以把容器看做是一個(gè)輕量級的Linux運(yùn)行環(huán)境。

鏡像倉庫：

集中存放鏡像文件的地方。

用戶創(chuàng)建完鏡像后，可以將其上傳到公共倉庫或者私有倉庫，需要在另一臺主機(jī)上使用該鏡像時(shí)，只需要從倉庫上下載即可。

?02??Docker容器的運(yùn)行邏輯?

如下圖所示，Docker使用客戶端/服務(wù)器 (C/S) 架構(gòu)模式。

Docker守護(hù)進(jìn)程（Docker daemon）作為Server端接收Docker客戶端的請求，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建、運(yùn)行和分發(fā)Docker容器。

Docker守護(hù)進(jìn)程一般在Docker主機(jī)后臺運(yùn)行，用戶使用Docker客戶端直接跟Docker守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行信息交互。

Docker運(yùn)行流程

接下來給你展開說說Docker的客戶端、主機(jī)和守護(hù)進(jìn)程。（根據(jù)上面這張圖來看哈）

1、Docker客戶端：

用于和Docker守護(hù)進(jìn)程（Docker Daemon）建立通信的客戶端。

Docker客戶端只需要向Docker服務(wù)器或者守護(hù)進(jìn)程發(fā)出請求（Docker構(gòu)建、Docker拉取和Docker啟動(dòng)等指令），服務(wù)器或者守護(hù)進(jìn)程將完成所有工作并返回結(jié)果。

如橙色流程所示，執(zhí)行Docker構(gòu)建指令會(huì)根據(jù)Docker文件構(gòu)建一個(gè)鏡像存放于本地Docker主機(jī)。

如藍(lán)色流程所示，執(zhí)行Docker拉取指令會(huì)從云端鏡像倉庫拉取鏡像至本地Docker主機(jī)或?qū)⒈镜冂R像推送至遠(yuǎn)端鏡像倉庫。

如黑色流程所示，執(zhí)行Docker啟動(dòng)指令會(huì)將鏡像安裝至容器并啟動(dòng)容器。

2、Docker主機(jī)：

一個(gè)物理或者虛擬的機(jī)器用于執(zhí)行 Docker守護(hù)進(jìn)程和容器。

3、Docker守護(hù)進(jìn)程：

接收并處理Docker客戶端發(fā)送的請求，監(jiān)測Docker API的請求和管理Docker對象，比如鏡像、容器、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)卷。

EC-IoT解決方案基于“邊緣智能+云化管理”平臺，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)開放邊緣計(jì)算能力，快速適配不同行業(yè)邊緣智能數(shù)據(jù)處理需求。

實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)本地毫秒級實(shí)時(shí)響應(yīng)，完成數(shù)據(jù)本地聚合優(yōu)化，高價(jià)值數(shù)據(jù)主動(dòng)回傳云端。

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)基于“硬件平臺化，業(yè)務(wù)APP化”的設(shè)計(jì)理念，終端功能由APP軟件定義，用戶基于基礎(chǔ)服務(wù)接口開發(fā)自定義APP，并實(shí)現(xiàn)在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的靈活部署，快速適應(yīng)業(yè)務(wù)需求復(fù)雜多變的物聯(lián)場景。

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)支持部署Docker容器，用戶可在部署的容器上安裝自己的業(yè)務(wù)APP，同時(shí)網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供各種eSDK接口供容器和APP調(diào)用其資源。

EC-IoT解決方案

網(wǎng)關(guān)開放性

04

容器的分類

容器技術(shù)架構(gòu)主流的有兩種：

?01??一種是Linux Container，即LXC?

LXC起源于Linux內(nèi)核中的Cgroup和namespace的開發(fā)，以支持輕量級虛擬化操作系統(tǒng)環(huán)境，是一種操作系統(tǒng)級別的輕量級Linux容器。

提供輕量級的虛擬化隔離進(jìn)程和資源：

它將應(yīng)用軟件系統(tǒng)打包成一個(gè)軟件容器，內(nèi)含應(yīng)用軟件本身的代碼，以及所需要的操作系統(tǒng)核心庫。

它通過統(tǒng)一的名字空間和共用API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口）來分配不同軟件容器的硬件資源。

創(chuàng)造出應(yīng)用程序的獨(dú)立沙箱運(yùn)行環(huán)境，使得Linux用戶可以容易的創(chuàng)建和管理系統(tǒng)或應(yīng)用容器。

?02??一種是Docker公司發(fā)布的Docker?

Docker是在LXC基礎(chǔ)上進(jìn)一步封裝的容器技術(shù)架構(gòu)，它相當(dāng)與一個(gè)應(yīng)用程序級別的容器，也稱為APP容器。

即每個(gè)Docker容器是一個(gè)獨(dú)立的APP，Docker將APP打包成一個(gè)鏡像，在其它地方需要使用此APP時(shí)，直接獲取到此鏡像即可，方便部署與安裝。

如上圖所示，Docker與LXC實(shí)現(xiàn)容器都是通過Linux ?kernel的namespace與Cgroup機(jī)制實(shí)現(xiàn)。

編輯：黃飛