Docker：替代传统虚拟机的“鲸鱼”（Docker: A 'Whale' Replacing Traditional VM）
- 概念
- Docker架构
- docker与虚拟机的异同
- Centos7的docker安装
- docker的使用
概念
Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言 并遵从Apache2.0协议开源。
Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。
容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）,更重要的是容器性能开销极低。
Docker的应用场景
- Web 应用的自动化打包和发布。
- 自动化测试和持续集成、发布。
- 在服务型环境中部署和调整数据库或其他的后台应用。
- 从头编译或者扩展现有的OpenShift或Cloud Foundry平台来搭建自己的PaaS环境。
Docker架构
Docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式，使用远程API来管理和创建Docker容器。
Docker 容器通过 Docker 镜像来创建。因此容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类，换言之，镜像是一种描述，而容器是将描述具体化的对象。
| 构件 | 作用 |
|---|---|
| Docker 镜像(Images) | Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板。 |
| Docker 容器(Container) | 容器是独立运行的一个或一组应用。 |
| Docker 客户端(Client) | Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker API (https://docs.docker.com/reference/api/docker_remote_api) 与 Docker 的守护进程通信。 |
| Docker 主机(Host) | 一个物理或者虚拟的机器用于执行 Docker 守护进程和容器。 |
| Docker 仓库(Registry) | Docker 仓库用来保存镜像，可以理解为代码控制中的代码仓库。Docker Hub(https://hub.docker.com) 提供了庞大的镜像集合供使用。 |
| Docker Machine | Docker Machine是一个简化Docker安装的命令行工具，通过一个简单的命令行即可在相应的平台上安装Docker，比如VirtualBox、 Digital Ocean、Microsoft Azure。 |
docker与虚拟机的异同
虚拟机，我们知道是通过软件模拟了一个操作系统，我们可以在这个模拟出来的操作系统上（客户机）进行任意操作，就和正常使用一个装载了该模拟系统的电脑几乎没有区别。而且模拟出来的系统和承载虚拟机软件的系统（宿主机）之间是隔离的，所以不用担心两者会造成什么相互影响，不过模拟系统肯定要分去本机的一些硬件资源（磁盘、内存、CPU）的。
而docker中最核心的概念就是容器。光看作用，容器和虚拟机很像，都是为应用提供一个可正常运行的环境，不过最直观的一个区别是，容器相比虚拟机要更节省内存，启动更快。Docker官方一直对外宣传的就是“虚拟机需要数分钟启动，而Docker容器只需要50毫秒”。
- 理解虚拟机
我们首先来看一下虚拟机的运行模式，即虚拟机如何运行多个相互隔离的应用：
从下到上理解上图:
- 基础设施(Infrastructure)。它可以是你的个人电脑，数据中心的服务器，或者是云主机。
- 主操作系统(Host Operating System)。你的个人电脑之上，运行的可能是MacOS，Windows或者某个Linux发行版。
- 虚拟机管理系统(Hypervisor)。利用Hypervisor，可以在主操作系统之上运行多个不同的从操作系统。类型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit，支持Windows的Hyper-V以及支持Linux的KVM。类型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare。
- 从操作系统(Guest Operating System)。假设你需要运行3个相互隔离的应用，则需要使用Hypervisor启动3个从操作系统，也就是3个虚拟机。这些虚拟机都非常大，也许有700MB，这就意味着它们将占用2.1GB的磁盘空间。更糟糕的是，它们还会消耗很多CPU和内存。
- 各种依赖。每一个从操作系统都需要安装许多依赖。如果你的的应用需要连接PostgreSQL的话，则需要安装libpq-dev；如果你使用Ruby的话，应该需要安装gems；如果使用其他编程语言，比如Python或者Node.js，都会需要安装对应的依赖库。
应用。安装依赖之后，就可以在各个从操作系统分别运行应用了，这样各个应用就是相互隔离的。
理解docker容器
再看docker如何运行多个相互隔离的应用：
首先最直观的感受就是，相比虚拟机的运行架构，docker的运行架构要简洁一些，因为虚拟机的Hypervisor+GUEST OS两层被docker的一层DAEMON给替代掉了。
从下到上理解上图:
- 基础设施(Infrastructure)。
- 主操作系统(Host Operating System)。所有主流的Linux发行版都可以运行Docker。对于MacOS和Windows，也有一些办法”运行”Docker。
- Docker守护进程(Docker Daemon)。Docker守护进程取代了Hypervisor，它是运行在操作系统之上的后台进程，负责管理Docker容器。
- 各种依赖。对于Docker，应用的所有依赖都打包在Docker镜像中，Docker容器是基于Docker镜像创建的。
应用。应用的源代码与它的依赖都打包在Docker镜像中，不同的应用需要不同的Docker镜像。不同的应用运行在不同的Docker容器中，它们是相互隔离的。
对比虚拟机与docker
Docker守护进程可以直接与主操作系统进行通信，为各个Docker容器分配资源；它还可以将容器与主操作系统隔离，并将各个容器互相隔离。虚拟机启动需要数分钟，而Docker容器可以在数毫秒内启动。由于没有臃肿的从操作系统，Docker可以节省大量的磁盘空间以及其他系统资源。( 简而言之，容器提供了基于进程的隔离，而虚拟机提供了资源的完全隔离。容器使用宿主操作系统的内核，而虚拟机使用独立的内核。)
说了这么多Docker的优势，大家也没有必要完全否定虚拟机技术，因为两者有不同的使用场景。虚拟机更擅长于彻底隔离整个运行环境。例如，云服务提供商通常采用虚拟机技术隔离不同的用户。而Docker通常用于隔离不同的应用，例如前端，后端以及数据库。
另外，Docker 的局限性之一是，它只能用在 64 位的操作系统上。
Centos7的docker安装
Docker 软件包已经包括在默认的 CentOS-Extras 软件源里。因此想要安装 docker，只需要运行下面的 yum 命令：
yum install docker
docker的使用
- 启动docker服务
安装完成后，使用下面的命令来启动 docker 服务，并将其设置为开机启动：
[root@localhost ~]# service docker start
[root@localhost ~]# chkconfig docker on
（此处采用了旧式的 sysv 语法，如采用CentOS 7中支持的新式 systemd 语法，如下：
[root@localhost ~]# systemctl start docker.service
[root@localhost ~]# systemctl enable docker.service
- 下载官方的 CentOS 镜像到本地
由于 Docker 被墙 ，所以请使用 http://docker.cn 的镜像。
[root@localhost ~]# docker pull centos
Pulling repository centos
192178b11d36:Download complete
70441cac1ed5:Download complete
ae0c2d0bdc10:Download complete
511136ea3c5a:Download complete
5b12ef8fd570:Download complete
确认 CentOS 镜像已经被获取：
[root@localhost ~]# docker images centos
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
centos centos5 192178b11d362 weeks ago 466.9 MB
centos centos6 70441cac1ed52 weeks ago 215.8 MB
centos centos7 ae0c2d0bdc10 2 weeks ago 224 MB
centos latest ae0c2d0bdc10 2 weeks ago 224 MB
运行一个 Docker 容器：
[root@localhost ~]# docker run -i -t centos /bin/bash
[root@dbf66395436d /]#
我们可以看到，CentOS 容器已经被启动，并且我们得到了 bash 提示符。在 docker 命令中我们使用了 “-i 捕获标准输入输出”和 “-t 分配一个终端或控制台”选项。若要断开与容器的连接，输入 exit。
[root@cd05639b3f5c /]# cat /etc/RedHat-release
CentOSLinux release 7.0.1406(Core)
[root@cd05639b3f5c /]#exit
exit
[root@localhost ~]#
我们还可以搜索基于 Fedora 和 Ubuntu 操作系统的容器。
[root@localhost ~]# docker search ubuntu
[root@localhost ~]# docker search fedora
显示正在运行的容器列表
[root@localhost ~]# docker ps
本文参考：
[1]Docker 教程
[2] 虚拟机与Docker有何不同
[3]CentOS 7 上安装 Docker 详解