Docker 从入门到放弃（一）：Docker 简介

1、Docker 是什么
解释 docker 之前，我们要从操作系统说起，操作系统就是管理计算机的硬件软件和资源，并且为软件运行提供通用服务的系统软件。

• 硬件管理，包括分配CPU时间、内存；从网络、存储设备等IO设备读写数据。
• 软件管理，就是各种软件的运行，线程、进程调度之类的工作。
• 为软件提供运行环境，这个运行环境通常一部分由操作系统内核（Kernel）提供，另一部分由运行库（Runtime Library）提供。

硬件、操作系统、应用程序之间的关系用下图表示：

随着硬件的性能提升，以及软件种类的丰富，有两种情况变得很常见：

1. 硬件性能过剩——很多计算机的硬件配置，即使不能完全满足峰值性能的要求，也往往会有大量时间处于硬件资源闲置的状态。例如一般家用电脑，已经是四核、六核的配置了，除了3A游戏、视频制作、3D渲染、高性能计算等特殊应用外，通常有90%以上时间CPU是闲置的。
2. 软件冲突——因为业务需要，两个或者多个软件之间冲突，或者需要同一个软件的不同版本。例如早几年做web前端的，要测试网页在不同版本的IE上是否能正常显示，然而Windows只能装一个版本的IE。

为了解决软件冲突，只能配置多台计算机，或者很麻烦的在同一台电脑上安装多个操作系统，通过重启来进行切换。显然这两个方案都有其缺点：多台计算机成本太高，多操作系统的安装、切换都很麻烦。在硬件性能过剩的时候，硬件虚拟化的普及就很自然而然的提出来了。

硬件虚拟化：就是某个特殊的软件，仿真出一台或者多台计算机的各种硬件，用户可以在这一台虚拟机上安装、运行操作系统（一般叫来宾操作系统，Guest OS）和各种应用，并且把Guest OS和上面应用软件对硬件资源的访问转发到底层的硬件上来实现。著名的 VMware 就是这么一个软件。

虚拟机的一个缺点在于Guest OS通常会占用不少硬件资源。例如Windows安装开机不运行任何运用，就需要占用2 - 3G内存，20 - 30G硬盘空间。即使是没有图形界面的Linux，根据发行版以及安装软件的不同也会占用100 - 1G内存，1 - 4G硬盘空间。而且为了应用系统运行的性能，往往还要给每台虚拟机留出更多的内存容量。

这时候为了避免资源的浪费，避免包括运行库在内的软件冲突，容器的概念就被提了出来，在Linux可以通过控制组（Control Group，通常简写为cgroup）隔离，并把应用和运行库打包在一起，来解决资源浪费和软件冲突。

Docker 把 App 和 Lib 的文件打包成为一个镜像，并且采用类似多次快照的存储技术，可以实现：

1. 多个App可以共用相同的底层镜像（初始的操作系统镜像）
2. App运行时的IO操作和镜像文件隔离；
3. 通过挂载包含不同配置/数据文件的目录或者卷（Volume），单个App镜像可以同时用来运行无数个不同业务的容器。
   
   上图是基于一个Alpine Linux的镜像，分别建立了Nginx和MySQL的镜像，并且挂载不同的配置/数据同时运行3个网站应用3个数据库应用的示意图。大家需要注意，Docker 本身并不是容器，它是创建容器的工具，是应用容器引擎。

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。

2、Docker 的好处
启动速度快；资源占用少，利用率高，性能开销小；超轻量级；软件开源，社区活跃

3、Docker 的应用场景
简化配置；快速部署；应用隔离；整合服务器；提高开发效率；Web 应用的自动化打包和发布；自动化测试和持续集成、发布。

4、Docker 的三个基本概念

• 镜像（Image）
• 容器（Container）
• 仓库（Repository）

镜像：操作系统分为内核和用户空间。对于 Linux 而言，内核启动后，会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。Docker 镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变

容器：镜像（Image）和容器（Conatiner）的关系就像是面向对象的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行的实体，容器可以被创建，启动，停止，删除，暂停等。容器的实质是进程，但是又和宿主的进程不同，容器有自己的独立命名空间，因此容器拥有自己 root 文件系统，自己的网络配置，自己的进程空间，甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里，使用起来，就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。所以好多初学者都会把容器和虚拟机搞混。容器同样和镜像一样使用分层存储，以镜像为基础层，在上面创建了一个容器存储层，是为了容器运行时读写准备的。注意，在容器被删除后，容器存储层保存的任何信息都不会保存，它和容器的生命周期一样，所以任何需要保存的数据 Docker 建议保存在数据卷（Volumes）或者宿主机目录中，这样数据不会随着容器的消失而消失。

仓库：镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主机上运行，但是，如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务。

一个 Docker Registry 可以有多个 仓库（Repository），每个仓库可以含多个标签（Tag），每个标签都是一个镜像。

最初我没有搞懂 Docker Registry 和 仓库（Repository），简单来说就是 Docker Registry 是注册服务器，用于管理镜像仓库，起到服务器的作用，仓库（Repository）就是存储镜像，起到存储镜像的作用。默认的 Docker Registry 就是 Docker Hub，其中拥有很多高质量的镜像。