Docker虚拟化技术

1.3 Docker虚拟化技术概念

Docker是一款轻量级、高性能的虚拟化技术，是目前互联网使用最多的虚拟化技术，Docker虚拟化技术的本质类似集装箱机制，最早集装箱没有出现的时候，码头上有许多搬运的工人在搬运货物，集装箱出现以后，码头上看到更多的不是工人，而且集装箱的搬运模式更加单一，更加高效，还有其他的好处。

将货物多打包在集装箱里面，可以防止货物之间相互影响。并且到了另外一个码头需要转运的话，有了在集装箱以后，直接把它运送到另一个码头即可，完全可以保证里面的货物是整体的搬迁，并且不会损坏货物本身。

Docker技术机制跟集装箱类似，Docker虚拟化 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。

Docker容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口，几乎没有性能开销,可以很容易地在机器和数据中心中运行。最重要的是，他们不依赖于任何语言、框架或包括系统。
Docker应该是近年最火爆的技术之一，如果没有听说过，那么你就out了，2021年将开启新的跨越。
Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，以至于 dotCloud 公司后来都改名为 Docker Inc。
Redhat 已经在其 RHEL6.5 中集中支持Docker；
Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用，Docker 项目的目标是实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案。

Docker的基础是 Linux 容器（LXC）等技术。在LXC的基础上 Docker 进行了进一步的封装，让用户不需要去关心容器的管理，使得操作更为简便。用户操作 Docker 的容器就像操作一个快速轻量级的虚拟机一样简单。

• Docker虚拟化技术概念&总结：
  Docker虚拟化技术是在硬件的基础上，基于现有的操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，直接虚拟生成Docker容器，而Docker容器上部署相关的APP应用（Apache、MYSQL、PHP、JAVA）。

• 传统虚拟化技术概念&总结：
  KVM、XEN、ESXI传统虚拟化（完全、半虚拟化）是在硬件的基础上，基于现有的操作系统层面上实现虚拟化，但是不能复用本地主机的操作系统，而是必须虚拟出自己的Guest OS系统，然后在Guest OS系统上部署相关的APP应用（Apache、MYSQL、PHP、JAVA）。

• 操作启动快：
  运行时的性能可以获取极大提升，管理操作（启动，停止，开始，重启等等） 都是以秒或毫秒为单位的。

• 轻量级虚拟化：
  你会拥有足够的“操作系统”，仅需添加或减小镜像即可。在一台服务器上可以布署100~1000个Containers容器。但是传统虚拟化，你虚拟10-20个虚拟机就不错了。

• 开源免费：
  开源的，免费的，低成本的。由现代Linux内核支持并驱动。注* 轻量的Container必定可以在一个物理机上开启更多“容器”，注定比VMs要便宜。

为什么使用Docker

Docker 在如下几个方面具有较大的优势：

• 更快速的交付和部署
  Docker在整个开发周期都可以完美的辅助你实现快速交付。Docker允许开发者在装有应用和服务本地容器做开发。可以直接集成到可持续开发流程中。
  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。 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，使团队中的其他成员更容易理解应用程序是如何创建和工作的。 Docker 容器很轻很快！容器的启动时间是秒级的，大量地节约开发、测试、部署的时间。

= 高效的部署和扩容
Docker 容器几乎可以在任意的平台上运行，包括物理机、虚拟机、公有云、私有云、个人电脑、服务器等。 这种兼容性可以让用户把一个应用程序从一个平台直接迁移到另外一个。
Docker的兼容性和轻量特性可以很轻松的实现负载的动态管理。你可以快速扩容或方便的下线的你的应用和服务，这种速度趋近实时。

• 更高的资源利用率
  Docker 对系统资源的利用率很高，一台主机上可以同时运行数千个 Docker 容器。容器除了运行其中应用外，基本不消耗额外的系统资源，使得应用的性能很高，同时系统的开销尽量小。传统虚拟机方式运行 10 个不同的应用就要起 10 个虚拟机，而Docker 只需要启动 10 个隔离的应用即可。
  = 更简单的管理
  使用 Docker，只需要小小的修改，就可以替代以往大量的更新工作。所有的修改都以增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的管理。

Docker引擎架构

docker引擎是一个C/S结构的应用，组件如图所示：

Server是一个常驻进程；
REST API 实现了client和server间的交互协议；
CLI 实现容器和镜像的管理，为用户提供统一的操作界面。
Docker使用C/S架构，Client 通过接口与Server进程通信实现容器的构建，运行和发布。client和server可以运行在同一台集群，也可以通过跨主机实现远程通信，架构如图所示：

• Docker镜像&容器&仓库
  熟悉了Docker虚拟化简介、组件和工作原理之后，还需要掌握Docker虚拟化镜像原理&引擎架构等知识。
  Docker虚拟化技术有三个基础概念：Docker镜像、Docker容器、Docker仓库，三个概念详解如下：

1）Docker镜像
Docker虚拟化最基础的组件为镜像，镜像跟我们常见的Linux ISO镜像类似，但是Docker镜像是分层结构的，是由多个层级组成，每个层级分别存储各种软件实现某个功能，Docker镜像是静止的、只读的，不能对镜像进行写操作。
2）Docker容器：
Docker容器是Docker虚拟化的产物，也是最早在生产环境使用的对象，Docker容器的底层是Docker镜像，是基于镜像运行，并且在镜像最上层添加一层容器层之后的实体，容器层是可读、可写的，容器层如果需用到镜像层中的数据，可以通过JSON文件读取镜像层中的软件和数据，对整个容器进行修改，只能作用于容器层，不能直接对镜像层进行写操作。
3）Docker仓库：

Docker仓库是用于存放Docker镜像的地方，Docker仓库分为两类，分别是：公共仓库（Public）和私有仓库（Private），国内和国外有很多默认的公共仓库，对外开放、免费或者付费使用，企业测试环境和生产环境推荐自建私有仓库，私有仓库的特点：安全、可靠、稳定、高效，能够更加自身的业务体系进行灵活升级和管理。