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1. 什么是容器
容器是一种基础工具，可以用于容纳其他物品的工具，·可以部分或完全封闭，被用于容纳、储存、运输物品；物体可以被放置在容器中，而容器则可以保护内容物。
容器的类型：
- 瓶：指口部比腹部窄小、颈长的容器
- 罐：指那些开口较大、一般为近圆筒形的器皿
- 箱：通常是立方体或圆柱体。形状固定
- 篮：以条状物编织而成
- 桶：一种圆柱形的容器
- 袋：柔性材料制成的容器，形状会受内容物而变化
- 瓮：通常是指陶制，口小肚大的容器
- 碗：用来盛载食物的容器
- 柜：指一个由盒组成的家具
- 鞘：用于装载刀刃的容器
2. 传统虚拟化与容器的区别
从上图可以看出传统虚拟化是在硬件层面实现，直接在真机上安装虚拟化软件，需要依托于操作系统；而容器则直接可以在真机上运行，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。
虚拟化分为以下两类：
-
主机级虚拟化
全虚拟化
半虚拟化 -
容器级虚拟化
容器分离开的资源：
- UTS(主机名与域名)
- Mount(文件系统挂载树)
- IPC
- PID进程树
- User
- Network(tcp/ip协议栈)
3. Linux容器技术
最早的容器技术可以追遡到1982年Unix系列操作系统上的chroot工具（直到今天，主流的Unix、Linux操作系统仍然支持和带有该工具）。
LXC（LinuX Container）把容器技术做得更加易用，把需要用到的容器功能做成一组工具，从而极大的简化用户使用容器技术的麻烦程度。
LXC虽然极大的简化了容器技术的使用，但比起直接通过内核调用来使用容器技术，其复杂程度其实并没有多大降低，因为我们必须要学会LXC的一组命令工具，且由于内核的创建都是通过命令来实现的，通过批量命令实现数据迁移并不容易。其隔离性也没有虚拟机那么强大。
4. Linux容器核心技术
4.1 Linux Namespaces
Namespaces（命名空间）是Linux内核针对实现容器虚拟化而引入的一个强大特性。
每个容器都可以拥有自己独立的命名空间，运行其中的应用都像是在独立的操作系统中运行一样。命名空间保证了容器间彼此互不影响。
| namespaces | 系统调用参数 | 隔离内容 | 内核版本 |
|---|---|---|---|
| UTS | CLONE_NEWUTS | 主机名和域名 | 2.6.19 |
| IPC | CLONE_NEWIPC | 信号量、消息队列和共享内存 | 2.6.19 |
| PID | CLONE_NEWPID | 进程编号 | 2.6.24 |
| Network | CLONE_NEWNET | 网络设备、网络栈、端口等 | 2.6.29 |
| Mount | CLONE_NEWNS | 挂载点（文件系统） | 2.4.19 |
| User | CLONE_NEWUSER | 用户和用户组 | 3.8 |
4.2 CGroups
CGroups(控制组)是Linux内核的一个特性，用来对共享资源进行隔离、限制、审计等。只有能控制分配到容器的资源，Docker才能避免多个容器同时运行时的系统资源竞争。
控制组可以提供对容器的内存、CPU、磁盘IO等资源进行限制。
CGroups能够限制的资源有：
- blkio：块设备IO
- cpu：CPU
- cpuacct：CPU资源使用报告
- cpuset：多处理器平台上的CPU集合
- devices：设备访问
- freezer：挂起或恢复任务
- memory：内存用量及报告
- perf_event：对cgroup中的任务进行统一性能测试
- net_cls：cgroup中的任务创建的数据报文的类别标识符
具体来看，控制组提供如下功能：
- 资源限制（Resource Limitting）组可以设置为不超过设定的内存限制。比如：内存子系统可以为进行组设定一个内存使用上限，一旦进程组使用的内存达到限额再申请内存，就会发出Out of Memory警告
- 优先级（Prioritization）通过优先级让一些组优先得到更多的CPU等资源
- 资源审计（Accounting）用来统计系统实际上把多少资源用到合适的目的上，可以使用cpuacct子系统记录某个进程组使用的CPU时间
- 隔离（Isolation）为组隔离命名空间，这样一个组不会看到另一个组的进程、网络连接和文件系统
- 控制（Control）挂起、恢复和重启等操作
安装Docker后，用户可以在/sys/fs/cgroup/memory/docker/目录下看到对Docker组应用的各种限制项，用户可以通过修改这些文件值来控制组限制Docker应用资源。
5. Docker由来
产品从开发到上线这个过程中，作为开发和运维需要关心很多东西，操作系统，运行环境，产品所需要的配置。
时代是在进步的，当我们所用的环境改变了，不同版本能否做到兼容？这对运维工作人员提出了很大的考验。
那么能否将软件做成自带环境安装呢？DOcker由此而来。
Docker是容器技术的一个前端工具，容器是内核的一项技术，Docker只是把这一项技术简化。
LXC进行大规模创建容器很难，想在另一台主机上复刻一个一模一样的容器也很难，而docker就是从这方面着手去找解决方案。所以docker早期的版本其核心就是一个LXC，docker对其进行了二次封装，功能的实现是通过LXC做容器管理引擎，但是在创建容器时，不再是像LXC一样用模板去现场安装，而是事先通过一种类似镜像技术，就像在KVM中一样，将一个操作系统打包成一个镜像，然后将这个镜像拷贝到目标主机上直接部署启动。
我们可以尝试着把一个操作系统用户空间需要用到的所有组件，事先准备、编排好，编排好以后整体打包成一个文件，这个文件我们称其为镜像文件（image）。
docker的镜像文件是放在一个集中统一的互联网仓库中的，把一些人们常用的镜像文件放在互联网仓库中，比如最小化的centos系统，有时我们需要在操作系统上安装一些应用，比如nginx，我们就可以在一个最小化的centos系统中安装一个nginx，然后将其打包成镜像，将其放在互联网仓库中，当人们想启动一个容器的时候，docker会到这个互联网仓库中去下载我们需要的镜像到本地，并基于镜像来启动容器。
自docker 0.9版本起，docker除了继续支持LXC外，还开始引入自家的libcontainer，试图打造更通用的底层容器虚拟化库。如今的docker基本上都已经是使用libcontainer而非LXC了。
从操作系统功能上看，docker底层依赖的核心技术主要包括Linux操作系统的命名空间、控制组、联合文件系统和Linux虚拟网络支持。
5.1 Docker工作方式
为了使容器的使用更加易于管理，Docker采取一个用户空间只跑一个业务进程的方式，在一个容器内只运行一个进程，比如我们要在一台主机上安装一个nginx和一个tomcat，那么nginx就运行在nginx的容器中，tomcat运行在tomcat的容器中。
LXC是把一个容器当一个用户空间使用，当虚拟机一样使用，里面可以运行N个进程，这就使得我们在容器内去管理时极为不便，而Docker用这种限制性的方式，在一个容器中只运行一个进程的方式，使得容器的管理更加方便。
Docker的特点：
- 删除一个容器不会影响其他容器
- 调试不便，占空间(每个容器中都必须自带调试工具，比如ps命令)
- 分发容易，真正意义上一次编写到处运行，比java的跨平台更彻底
- 部署容易，无论底层系统是什么，只要有docker，直接run就可以了
- 分层构建，联合挂载
在容器中有数据称作有状态，没有数据称作无状态。在容器的使用中，我们应以有状态为耻，以无状态为荣。数据不应该放在容器中，而应放置于外部存储中，通过挂载到容器中从而进行数据的存储。
5.2 Docker容器编排
当我们要去构建一个lnmp架构的时候，它们之间会有依赖关系，哪个应用应该在什么时候启动，在谁之前或之后启动，这种依赖关系我们应该要事先定义好，最好是按照一定的次序实现，而docker自身没有这个功能，所以我们需要一个在docker的基础上，能够把这种应用程序之间的依赖关系、从属关系、隶属关系等等反映在启动、关闭时的次序和管理逻辑中，这种功能被称为容器编排。
有了docker以后，运维的发布工作必须通过编排工具来实现容器的编排，如果没有编排工具，运维人员想去管理容器其实比直接管理程序要更加麻烦，增加了运维环境管理的复杂度。
常见的容器编排工具：
- machine+swarm(把N个docker主机当一个主机来管理)+compose(单机编排)
- mesos(实现统一资源调度和分配)+marathon
- kubernetes （k8s）