Docker 概述以及整体架构

一、Docker概述

1.1 什么是 Docker

Docker是一个用于开发、发布和运行应用程序的开放平台。

Docker使您能够将应用程序与基础架构分开，以便快速交付软件。使用Docker，您可以以管理应用程序的相同方式管理基础架构。通过利用Docker的发布、测试和部署代码的方法，您可以显着减少编写代码和在生产中运行代码之间的延迟。

Docker提供了在称为容器的松散隔离环境中打包和运行应用程序的能力，并提供工具和平台来管理容器的生命周期。

1.2 Docker 如何工作

Docker帮助开发人员在任何地方 构建、共享 和 运行 应用程序，无需繁琐的环境配置或管理 。

正如 Docker: Accelerated Container Application Development 所言， Accelerate how you build, share, and run applications

其中，docler具体工作方式为：

• Build ： 快速启动新环境；与您现有的工具集成；容器化应用程序以实现一致性
• Share：使用经过验证的可信内容构建；与您的团队合作，从Hub拉取和发布镜像； 保护您的工作空间；
• Run： 一致的应用程序交付； 多功能性发展； 使用单个命令部署

1.3 底层技术

Docker 最初是基于 Linux 内核特性构建的。其中的关键特性包括 **命名空间（Namespace）**和控制组（cgroup），它们使得容器能够在隔离的环境中运行，有自己的文件系统、网络和进程空间。

The underlying technology

二、Docker架构

2.1 Docker 整体架构

Docker 使用客户端-服务器架构。

这意味着有两个主要组件：Docker 客户端 和 Docker 守护进程（daemon）。架构细节如下：

• Docker 客户端用于与用户交互和发送命令。而守护进程负责处理这些命令的执行，即负责构建、运行和分发 Docker 容器。

• Docker 客户端和守护进程可以在同一系统上运行，也可以将 Docker 客户端连接到远程 Docker 守护进程。这种架构允许用户在本地或远程环境中管理 Docker 容器。

• Docker 客户端与 Docker 守护进程( Docker daemon ) 使用 REST API、UNIX 套接字或网络接口进行通信。

• 另一个 Docker 客户端是 Docker Compose，它允许您使用由一组容器组成的应用程序。Docker Compose 允许用户通过简化的配置文件定义和管理多容器应用。

2.2 Docker daemon

Docker daemon （dockerd）监听 Docker API 请求并管理 Docker 对象，包括镜像、容器、网络和卷。它是整个 Docker 引擎的核心组件。

Docker 守护进程可以与其他 Docker 守护进程通信，以协同管理 Docker 服务。这种分布式特性使得可以在多个主机上创建和管理 Docker 容器，并通过 Docker Swarm 或 Kubernetes 等工具进行集群管理。

总体而言，Docker 守护进程充当着 Docker 引擎的控制中心，负责协调和执行各种 Docker 操作，从而实现容器化应用的构建、部署和管理。

2.3 Docker client

Docker client （docker）是许多 Docker 用户与 Docker 交互的主要方式。当您使用诸如 docker run 等命令时，客户端将这些命令发送到 dockerd，由它来执行。docker 命令使用 Docker API。

Docker 客户端具备与多个 Docker 守护进程进行通信的能力。这种特性使得用户可以管理位于不同主机上的 Docker 守护进程，从而实现更为复杂的容器编排和集群管理。

2.4 Docker registries

Docker registries 是用于存储和管理Docker镜像的中央存储库。它允许用户共享和访问Docker镜像。

Docker Hub 是一个公共的、官方托管的 Docker 注册表。用户可以在 Docker Hub 上找到和分享各种Docker镜像。默认情况下，当用户未指定镜像来源时，Docker会从Docker Hub上检索镜像。

用户可以搭建自己的私有 Docker 注册表，用于存储和管理自定义的 Docker 镜像。这种私有注册表可以在内部网络中使用，提供更高的安全性和控制。

当您使用docker pull或docker run命令时，Docker 会从您配置的注册表中拉取所需的镜像。当您使用docker push命令时，Docker 会将您的镜像推送到配置的注册表中。通过这些命令，Docker 用户能够方便地管理镜像的获取和发布，无论是使用公共注册表还是自建私有注册表。

2.5 Docker objects

Docker objects 主要包括 镜像、容器、网络、卷、插件等对象

（1）镜像（Images）

Images是一个只读的模板，包含创建 Docker 容器的指令。您可以创建自己的镜像，也可以仅使用由其他人创建并发布在注册表中的镜像。要构建自己的镜像，您需要创建一个 Dockerfile，其中包含用于定义创建镜像和运行它所需步骤的简单语法。

镜像的性质主要有：

• 只读性质： 镜像是只读的，一旦创建就不可更改。任何对容器的修改都是在镜像的基础上进行的，而不会影响原始镜像。

• 基于其他镜像： 通常，镜像是基于其他镜像构建的，添加一些额外的定制。例如，您可以构建一个基于ubuntu镜像的镜像，但安装了Apache web服务器和您的应用程序，以及使您的应用程序运行所需的配置细节。

• 分层结构： 镜像是由多个文件系统层（layers）组成的，每个层都包含了特定的文件和配置。Dockerfile 中的每个指令都会在镜像中创建一个层。当您更改Dockerfile并重新构建镜像时，只有更改的那些层会被重新构建。这是使镜像相对于其他虚拟化技术如此轻量、小巧和快速的一部分。

• 标签（Tags）： 镜像可以通过标签来标识和区分，标签通常表示版本、特定用途等信息。例如，ubuntu:20.04 表示了一个基于Ubuntu 20.04版本的镜像。

(2)容器（Containers）

Containers是镜像的可运行实例 。您可以使用Docker API或CLI创建、启动、停止、移动或删除容器。您可以将容器连接到一个或多个网络，附加存储，甚至基于其当前状态创建一个新的镜像。

镜像和容器之间的关系，类似于面向对象程序设计中的 类 和 对象

默认情况下，容器与其他容器及其主机机器相对隔离。您可以控制容器的网络、存储或其他底层子系统与其他容器或主机机器的隔离程度。

2.6 Docker Desktop

Docker Desktop 是一个一键安装的应用程序，适用于您的Mac、Linux或Windows环境，它允许您构建、分享和运行容器化的应用程序和微服务。

它提供了一个直观的GUI（图形用户界面），让您可以直接从您的计算机管理您的容器、应用程序和镜像。您可以将Docker Desktop作为独立工具使用，也可以作为CLI的补充工具使用。

参考资料

Docker overview | Docker Docs

Docker 架构 | 菜鸟教程 (runoob.com)