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一、Docker概述
Docker是什么?我们看下官方是怎么定义的。
Docker 是一个开源的 应用容器引擎,让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个 可移植的镜像中,然后发布到任何流行的Linux或Windows 机器上,也可以实现 虚拟化。
下文会对这些关键词做讲解。
1.1 什么是容器?
容器技术是一种虚拟化的方案。容器虚拟化也就是操作系统级别的虚拟化,只能运行相同或相似内核的操作系统。Docker使用的容器技术依赖于Linux内核的Namespaces和Cgroups,这两个技术就是为了让操作系统资源被区隔成独立区间。
Docker能够将开发的应用程序自动部署到容器。
前面提到,Docker依赖的Linux内核特性:
- Namespaces 命名空间
- Controller groups(cgroups)控制组
NameSpace
为确保提供的是轻量级虚拟化服务,Docker使用了NameSpace。命名空间提供了系统资源的隔离,资源包括进程、网络、文件系统等。
在同一个Namespace下的进程可以感知彼此的变化,而对其他的Namespace一无所知。让容器置身于独立的系统环境中。
Namespace的种类 :
- PID(Process ID) 进程隔离
- NET(Network) 管理网络接口
- IPC(InterProcess Communication) 管理跨进程通信的访问
- MNT(Mount) 管理挂载点
- UTS(Unix Timesharing System) 隔离内核和版本标识
Controller groups
是一种Linux提供用于限制,控制,管理资源的机制。
cgroups的功能:
- 资源限制:子系统可为进程组设置资源使用上限。
- 优先级设定:哪些进程组使用更多的资源。
- 资源计量:计算进程组都使用了多少的系统资源。
- 资源控制:能够将进程组挂起和恢复。
1.2 虚拟化技术
虚拟化技术就是一种计算机资源管理技术,将内存,网络,CPU等资源进行抽象,让硬件透明,目的是让用户合理地使用操作系统资源。
1.3 虚拟机与容器的区别
图片来源于Docker官网
相比于轻量级的容器,虚拟机会让原本只需要几十兆的应用却要动用几个G的庞然大物(操作系统)去支持。虚拟机需要模拟硬件的行为,会占用更多的资源。因为容器虚拟化了操作系统而不是硬件,导致便携性和效率更高。
1.4 Docker的目标
- 提供简单轻量的建模方式
只需几分钟就能将容器docker化,启动非常快。同一台宿主机中可以运行好多容器,更加充分合理地利用资源。 -
职责的逻辑分离
开发只关注容器中应用程序的运行,运维管理容器。通过保证开发唤醒与部署环境的一致性来实现的。 -
快速高效的开发声明周期
缩短代码从开发,测试,部署的周期。在容器中开发,以容器的形式交付和分发,避免额外的调试部署的开销。 -
鼓励使用面向服务(微服务)的架构
推荐单个容器只运行一个程序或进程,形成分布式的应用程序模型,利用单一任务,实现高内聚低耦合。
1.5 Docker的使用场景
- 需要开发、测试、部署服务等环境一致。
- 创建隔离的运行环境。
- 搭建测试环境。
- 构建多用户的平台即服务(PaaS)基础设施。
- 提供软件即服务(SaaS)应用程序。
- 高性能、超大规模的宿主机部署。
二、Docker的基本组成
首先从整体出发,观察docker的架构。
图片来源于网络
不难发现,docker由内到外是docker daemon(守护进程),docker client(客户端),container(容器),image(镜像),network(网络),data volumes(数据卷)。下面章节也会按照这些点进行各个突破。
Docker的基本组成有:
- Docker Client 客户端
- Docker Daemon 守护进程
- Docker Image 镜像
- Docker Container 容器
- Docker Registry 仓库
2.1 Docker Client 客户端 & Docker Daemon 守护进程
基于C/S架构,简单来说,就是Docker客户端向守护进程发送请求,守护进程处理后会返回结果。Docker的C/S架构在下一篇文章会详细介绍。
2.2 Docker Image镜像
镜像是容器的基石,容器基于镜像启动和运行。镜像保存的容器启动的各种条件。Docker Image是一个层叠的只读文件系统。
如上图所示,容器启动时,从下而上加载需要的镜像,镜像被依次移到内存中,最后,bootfs(引导文件系统)会被卸载。
在Docker中,rootfs(root文件系统)永远只读,利用联合加载技术,在root文件系统的基础上加载更多的只读文件系统。将这样的文件系统称之为镜像,对,没错,镜像就是一堆文件系统的集合。
注:联合加载技术是一次加载多个文件系统,但是在外面看来好像只有一个文件系统。最终将各层文件叠加到一起,最终的文件系统包含所有的底层文件和目录。
一个镜像可以放到另一个镜像的顶部,称为下一个镜像的父镜像。最底部的镜像称为基础镜像。