【云原生】微服务学习笔记四：从系统层面认识Docker

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前言：

1.前面基于Springboot的单体项目介绍已经完结了，至于项目中的其他功能实现我这里就不打算介绍了，因为涉及的知识点不难，而且都是简单的CRUD操作，假如有兴趣的话可以私信我我再看看要不要写几篇文章做个介绍。

2.完成上一阶段的学习，我就投入到了微服务的学习当中，所用教程为B站上面黑马的微服务教程。由于我的记性不是很好，所以对于新事物的学习我比较喜欢做笔记以加强理解，在这里我会将笔记的重点内容做个总结发布到“微服务学习”笔记栏目中。我是赵四，一名有追求的程序员，希望大家能多多支持，能给我点个关注就更好了。

一：问题引入

  在进行项目部署时候，一般都会将项目部署在Linux上，但是我们项目中不同的应用会有不同的依赖，比如Node.js、RabbitMQ和MySql之间需要的依赖是不同的(见下图)，就算有的依赖相同但是版本不同也会带来困扰，如此复杂的关系会使得项目部署十分困难，很容易产生兼容性问题，就算把这些问题解决了，还有测试环境、生产环境的差异也还需要进一步处理。而且还有可能这些环境的操作系统版本可能是不同的，比如一个是Ubuntu一个是Centos也会产生很多兼容性问题。

  既然每个应用所需要的依赖不同，那么我们在进行打包时候将每个应用所需要的依赖、函数库等也一并打包不就行了吗？Docker就是通过这样的方法来解决不同应用之间不同依赖的问题的的。

二：如何解决不同操作系统间的问题

1.兼容性问题

  前面说了Dcker会将每个应用所需要的依赖、函数库等一起打包然后进行发送，并且将每个应用都单独放到一个隔离的容器中去运行，避免相互干扰。那么这仅仅是限于在同一个操作系统上面运行，因为我们打包时候是基于某个操作系统进行打包的，比如我们在Ubuntu上进行打包，将项目部署到Centos就不能运行了，不同的操作系统之间会带来兼容性问题。要想了解Docker是如何做到跨系统运行的，这就需要我们了解一下不同的操作系统之间有什么区别。

2.认识不同操作系统

​ 这里以Ubuntu系统为例进行讲解(见下图)

  其实所有的Linux操作系统都可以分成两层，一层是大家共有的操作系统内核，一层是每个操作系统特有的系统应用，当然每个操作系统的底层都脱离不了硬件的支持。内核是负责与计算机硬件打交道的，其提供操作硬件的指令，但是这些指令一般比较简陋，如果要基于这些指令进行开发会很复杂。所以我们就需要系统应用来帮我们简化这些指令，系统应用负责将内核指令封装成函数，以便于程序员进行调用。因此完整的调用流程为程序员调用函数库里面的函数，函数调用内核中的指令，指令负责与计算机硬件打交道。

  因为每个操作系统的系统应用是不同的，因此就会有不同的函数库，把一个在Ubuntu系统上开发好的项目放到Centos系统上面进行运行，假如项目中用到了Ubuntu系统特有的函数库，那么这时候在Centos上面显然是运行不了的。

3.Docker如何解决这一问题

  既然不同的操作系统之间的函数库是不同的，那么我们在打包时候将程序与所需要调用的系统(比如Ubuntu)函数库一起打包不就行了吗？Docker就是这么干的，当Docker运行到不同的操作系统时，直接基于打包的库函数，借助于操作系统的Linux内核来运行。

三：Docker简介

  Docker是一个快速交付应用、运行应用的技术，其允许开发中将应用、依赖、函数库、配置一起打包，形成可移植的镜像，可以迁移到任意Linux操作系统；不同的应用之间运行时利用沙箱机制形成隔离容器，使得他们之间互不干扰；且Docker镜像中包含完整运行环境，包括系统函数库，仅依赖系统的Linux内核，每个不同的Linux操作系统都有相同的Linux内核，因此打包好的项目可以在任意Linux操作系统上面运行。

四：Docker与虚拟机的区别

  相信很多人都用过虚拟机，而且你是否会想过虚拟机也能解决上面因操作系统不同而带来的冲突。没错，虚拟机确实能解决上面提到的问题，因为虚拟机是安装在一个操作系统上面的，其结构可以见下图：

  那么虚拟机是如何做到在一个操作系统上面安装别的操作系统呢？其原因是在虚拟操作系统和底层操作系统之间采用了一种叫Hypervisor的技术，这种技术可以模拟出不同操作系统所需要的硬件，比如CPU、内存等。由于虚拟机是在一个操作系统里安装了另外的操作系统，因此采用虚拟机进行部署时候每个应用就相当于在一台真实的计算机上面运行，它会先调用其内部的操作系统，而该内置操作系统会通过Hypervisor与外部操作系统进行交互，可以看到经过了重重关卡，自然运行速率就会低下，而且我们都知道安装虚拟机是需要很大空间的，因此通过虚拟机作为服务器显然是不合实际的。
  而Docker则是直接与操作系统内核打交道的，其性能会比虚拟机好很多，而且Docker封装的只是一些函数库、依赖等等，因此其硬盘占用一般只有几兆到几百兆，与虚拟机的几GB相比会好很多。此外，Docker的启动时间是秒级的，而虚拟机由于还要进行开机，所以其启动时间是分钟级的。

五：Docker架构

1.镜像&容器

前面提到的内容中，主要的两个点还是镜像和容器，那么什么是镜像什么是容器呢？

• 镜像(images)：Docker将应用程序及其所需要的依赖、函数库、环境、配置文件等进行打包，称为镜像。
• 容器(Container)：镜像中的应用程序运行后形成的进程就是容器，只是Docker会给容器做隔离，对外不可见。

  要注意的是，镜像是只读的，因为假如能对镜像进行写操作会造成镜像污染。就拿MySql来说，镜像里面包含data、logs、bin、lib等文件，由于镜像是只读的，所以当程序要运行时候就需要拷贝一份到自己的容器里面，当需要写数据时候就只能在自己的空间里面写数据和日志等，不能在其他地方进行操作。

2.DockerHub

  假如我们需要将镜像进行共享，那么就可以通过DockerHub来实现，DockerHub是一个Docker镜像托管平台，这样的平台称为Docker Registry，类似于GitHub，只不过GitHub是用来共享代码的，DockerHub是用来共享镜像的。

3.Docker架构总结

Docker是一个CS架构的程序，由两部分组成

• 服务端(server)：Docker守护进程，负责处理Docker指令，管理镜像、容器等。
• 客户端(client)：通过命令或RestAPI向Docker服务端发送指令。可以在本地或者远程向服务端发送指令