云原生系列六：容器和Docker

最近云原生领域热火朝天，那么云原生是什么？何为云原生？云原生用来干什么的？今天学长带领大家走进云原生时代~~

何为云？

技术的变革，一定是思想先行，云原生是一种构建和运行应用程序的方法，是一套技术体系和方法论。云原生（CloudNative）是一个组合词，Cloud+Native。Cloud表示应用程序位于云中，而不是传统的数据中心；Native表示应用程序从设计之初即考虑到云的环境，原生为云而设计，在云上以最佳姿势运行，充分利用和发挥云平台的弹性+分布式优势。叶秋学长理解的云原生就是用来降本增效的，如下图：

云原生的应用程序是什么？

叶秋学长认为符合云原生架构的应用程序应该是：采用开源堆栈（K8S+Docker）进行容器化，基于微服务架构提高灵活性和可维护性，借助敏捷方法、DevOps支持持续迭代和运维自动化，利用云平台设施实现弹性伸缩、动态调度、优化资源利用率。

容器和Docker是什么？

虚拟化与容器

在容器技术之前，业界的网红是虚拟机。虚拟机技术的代表是VMware和OpenStack。很多人都用过虚拟机，就是在操作系统里安装一个软件，然后通过这个软件，再模拟一台甚至多台“子电脑”出来。在“子电脑”里，可以和正常电脑一样运行程序，例如微信、Word。“子电脑”和“子电脑”之间，相互隔离互不影响。

虚拟机虽然可以隔离出很多“子电脑”，但占用空间大，启动慢，虚拟机软件可能还要花钱（例如VMware）。而容器技术恰好没有这些缺点，它不需要虚拟出整个操作系统，只需要虚拟一个小规模的环境（类似“沙箱”），启动时间很快，几秒钟就能完成。而且，它对资源的利用率很高（一台主机可以同时运行几千个Docker容器）。此外它占的空间很小，虚拟机一般要几GB到几十GB的空间，而容器只需要MB级甚至KB级。虚拟机和以Docker为代表的容器都是虚拟化技术，不过容器属于轻量级的虚拟化。下面是两者的主要对比。

 Docker的源起

我们再来看看Docker，Docker本身并不是容器，它是创建容器的工具，是应用容器引擎。虽然Docker 把容器技术推向了巅峰，但容器技术却不是Docker发明的。实际上，容器技术连新技术都算不上，因为它的诞生和使用有些年头了，像最早的容器LXC发布于2008年。Docker本来是做PaaS的公司，原来叫做DotCloud，成立于2010年。但比起Pivotal、Red Hat等著名企业，DotCloud运营并不成功。眼看就要失败的时候，2013年DotCloud决定开源自己的容器项目Docker。但是短短几个月，Docker迅速崛起，吸引大量的开发者使用。随着Docker在开发者中越来越流行，2013年10月，DotCloud公司正式更名为Docker，2014年8月，Docker 宣布把PaaS业务出售，开始专心致志做Docker。Docker一词意为码头工人，而它的logo则是一个托着许多集装箱的鲸鱼，非常形象：Docker是鲸鱼，而集装箱则是一个个的容器。在Docker的官网上，对于容器有一个一句话的解释“A standardized unit of software”，即“软件的一个标准化单元”。

Docker的核心概念

Docker技术的三大核心概念，分别是：

• 镜像（Image）

• 容器（Container）

• 仓库（Repository）

上面的例子里，设计出来的模板就是Docker镜像，生产（复制）出来的构件就是Docker容器，而Docker仓库则是集中放置管理Docker镜像的地方。

Docker镜像是一个特殊的文件系统。它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配置参数（例如环境变量）。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。

每一种模板（镜像）能够创建出一种构件，但是模板可以由不同的设计师来设计，提供不同用途、不同风格，例如斜顶式阳台、嵌入式阳台、包豪斯风格、蒙德里安风格等等，所有人相互之间可以共享，这就形成了大的公共仓库。

Docker官方提供了Docker Hub来维护管理所有的镜像，只是对于免费用户而言,只能创建一个私有仓库。Docker Hub里提供了大量高质量的官方镜像，例如Oracle、MySQL、redis、Ubuntu、Nginx、python、Docker（Docker in Docker！）等等，开发人员需要一个环境的时候，可以直接到Docker镜像仓库去查找，减少了大量无谓的环境安装工作。

Docker的好处

Docker给我们带来的好处非常多，下面简单列举几点：

• 更高效的利用系统资源

有了Docker，我们可以在一台服务器上运行很多应用，充分利用硬件资源。例如现在我们有一台Linux服务器，可以构建不同版本的Ubuntu镜像启动，并且为不同的用户分配不同的容器。这样用一台服务器就能虚拟出许多运行不同操作系统的虚拟服务器，而对于用户来说，这些都是透明的。许多公有云采用了容器技术为用户提供服务，所以虚拟化与容器共同成为了现代云计算的基石。

• 更快速的启动时间

传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而Docker容器应用，由于直接运行于宿主内核，无须启动完整的操作系统，因此可以做到秒级甚至毫秒级的启动时间，大大的节约了开发、测试、部署的时间。

• 保证环境一致性

开发过程中常见的问题之一是环境一致性问题，由于开发环境、测试环境、生产环境不一致，导致有些bug并未在开发过程中被发现，而Docker的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，再也不会有在线下开发环境中运行正常，而部署到线上有各种错误的情况了。

• 持续交付和部署

对于开发和运维人员来说，最希望的是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。开发者可以使用一个标准的镜像来构建一套开发容器，开发完成之后，运维人员可以直接使用这个容器来部署代码，无论在多少台服务器中部署都是如此。Docker可以快速创建容器，快速迭代应用程序，并让整个过程全程可见。

• 更轻松的迁移

由于Docker确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易，Docker可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，其运行结果是一致的，因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

• 提升复用性，降低耦合性，维护和扩展更轻松

Docker使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。安装Docker后，我们可以从Docker Hub上获取各种各样的操作系统镜像，这个操作很简单，只需要拉取相应的镜像到本地然后运行即可。另外我们可以将数据库、Web服务器、缓存服务器运行在不同的容器中，降低了各个服务之间的耦合性、便于扩展，Docker Hub上有各种各样的优秀镜像，我们可以直接拿来使用，不需要自己搭建，应用的部署就像搭积木一样简单。

• 实现沙盒机制，提高了安全性

由于应用运行在容器中，与操作系统隔离开，从而使操作系统基本不可能受到破坏。另外如果应用因为攻击而瘫痪，并不需要重启服务器，直接重启容器或者再启动一个镜像就可以了。

容器与微服务

容器是微服务和云原生架构的最佳实现载体。微服务与容器几乎是完美的搭配。单体式架构（Monolithic）变成微服务架构（Microservices），相当于一个全能型变成N个专能型，每个专能型分配一个隔离的容器，赋予了最大程度的灵活。

本期分享到此为止，关注博主不迷路，叶秋学长带你上高速~~~