Docker学习笔记 -- Docker基本原理与应用场景

作者：__lifanxin
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Docker简介

为啥会出现Docker？

  在以往的传统开发过程中，开发工程师负责代码的编写，将在本地开发环境中运行无误的代码交由测试人员测试或者进一步交给运维人员进行部署。由于只给了代码，而测试人员或者运维人员所使用的运行环境往往和开发工程师的开发环境不一样，所以会产生一系列由于环境不同而导致的问题。所以要解决这一问题就需要在开发和测试中部署一样的环境，如果仅仅依靠传统的部署方式：新装一个相同的系统，配置相同的组件等等，这样很耗费时间，而Docker的出现就巧妙的解决了这一问题。

Docker是什么？

  Docker是基于Go语言实现的云开源项目，它是一个开源的应用容器引擎（关于容器虚拟技术，后面会讲），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镜像中，然后发布到任何流行的Linux或Windows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。

更多详细的介绍可以参见[百度百科]

虚拟机技术和容器虚拟技术

  相信各位都是使用过虚拟机吧，它就是一个应用软件，但可以在原来的宿主机上虚拟出新的操作系统，还能虚拟相应的硬件。所以其实虚拟机也是一种带环境安装的解决方案，也能解决上面开发和测试人员面临的问题，但装一个虚拟机比在服务器上直接部署节约不了多少时间。
  由于虚拟机存在一定的缺点，所以衍生出了容器虚拟技术。Docker使用的就是容器虚拟技术，容器虚拟技术不是模拟一个完整的操作系统，而是对进程实现隔离。它将软件运行所需要的所有资源打包到一个隔离的容器中，不用一整套的操作系统，也不需要多余的硬件配置，所以容器虚拟技术高效轻量。
  因此Docker有着比虚拟机更少的抽象层，不用实现硬件资源的虚拟化，在CPU、内存利用率上更有效率；其次其使用的是宿主机的内核，Docker的容器虚拟技术不需要重新加载一个操作系统内核，从而避免了这个耗时的过程。因此效率上Docker是秒级的，而虚拟机是分钟级的。
  下面的表展示了虚拟机和Docker容器技术的一些区别：

虚拟机技术	Docker
宿主机上运行虚拟机OS	与宿主机共享OS
镜像庞大	镜像小，便于存储与运输
资源占用多	资源占用少
可以虚拟硬件	没有虚拟硬件
启动慢	启动快
笨重，移植性差	轻便、灵活、高度可移植性

Docker详解

Docker三大要素

Docker架构图

  Docker中有三个重要的概念即三大要素：仓库、镜像、容器。
  我们对照着上面的Docker架构图来进行分析，从右往左开始：最右边是Registry，Registry代表Docker远程仓库的注册服务器，这里面存放着很多远程的Repository(仓库)。每个仓库里面会存放很多可用的Image(镜像)，这个概念可以类比虚拟机的镜像，所以仓库中会有ubuntu、mysql等等常见系统或应用的镜像，但比虚拟机的更轻量即镜像文件体积更小。
  中间是Docker Host，这是运行Docker的主机，这里面会包含Image(镜像)和Container(容器)。如图所见，镜像是一个只读的模板，它可以来自不同的仓库，并且可以实例化出容器。一个镜像可以实例化出多个容器，每个容器可以独立运行一个或一组应用，且每个容器相互隔离，可以看成轻量级的虚拟机，不管我们生成的是ubuntu操作系统的容器还是Mysql数据库的容器，都可以直接运行，其本身是自带可运行环境的，且容器是可读可写的。在这里我们可以将镜像比作面向编程中的类，容器就是类实例出来的对象，比如我们从仓库中远程拉下一个mysql数据库镜像，然后我们在主机中以这个镜像为模板实例出5个容器，那么我们现在就有了5个可用的mysql数据库且自身带有可运行的环境，可以在每个数据库中写入不同的用户、库、表等。
  最左边是Docker Client，也就是Docker运行的客户端程序，就像mysql可以使用客户端访问远程数据库一样。如果我们有一台运行Docker Host的服务器在云端，那么在本地我们的电脑就不需要安装Docker Host，只用安装client客户端，然后远程连接到Host执行相应的拉取镜像和运行容器等操作。
  现在我们可以统一梳理一下Docker的工作原理：Docker是一个容器运行载体或者管理引擎。我们将应用程序和环境依赖以一种轻量级的方式打包好形成一个可交付的镜像模板。镜像可以存放在仓库中，在使用的时候，可以远程拉取，然后实例化出容器，这个容器就是我们真正运行的服务。

Docker的安装

推荐菜鸟教程

Docker配置阿里云仓库

  Docker官方的仓库服务器在国外，所内国内访问速度很慢，一般我们都会像配置ubuntu系统源一样重新配置Docker的仓库。这里我们所说的阿里云仓库即上文中提到的Repository，其中存放了大量可用的应用镜像。点击下面的链接，登录后按照官方教程操作即可，配置完后需要重启Docker。

阿里云仓库配置

Docker应用场景

  通过以上粗略的介绍，我们可以发现Docker的强大之处。除了上文最初提到的解决开发和测试之间的环境问题外，我们也常将Docker用于集群部署。
  另外Docker的优势在于是一个轻量级的虚拟机，所以在学习工作中可以使用虚拟机的场景也可以使用Docker来解决，并且效率更高。比如有时候做计算机网络实验，可能需要模拟5-10台网络节点之间的通信。如果使用虚拟机，那么一台普通的笔记本（8G内存，i5的cpu，机械硬盘）是难以承受的，特别是机械硬盘和内存不足的电脑，使用虚拟机的体验极差，而使用Docker则可以轻松解决这一问题。同时我们也可以轻松的将我们运行修改过后的容器实例重新打包成新的镜像，之后在新的电脑上复现环境或者转交给他人都是十分快捷和方便的。