CoreOS容器(1) -- Docker概述

一 、Docker概述

1)Docker介绍

Docker 是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言 并遵从 Apache2.0 协议开源。
Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、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。
容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）,更重要的是容器性能开销极低。Docker 从 17.03 版本之后分为 CE（Community Edition: 社区版） 和 EE（Enterprise Edition: 企业版），我们用社区版就可以了。

什么是Docker?
Docker 是世界领先的软件容器平台。开发人员利用 Docker 可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。运维人员利用 Docker 可以在隔离容器中并行运行和管理应用，获得更好的计算密度。企业利用 Docker 可以构建敏捷的软件交付管道，以更快的速度、更高的安全性和可靠的信誉为 Linux 和 Windows Server 应用发布新功能。

Docker 属于 Linux 容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。Docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker，就不用担心环境问题。

总体来说，Docker 的接口相当简单，用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样。
Docker 最初是 dotCloud 公司创始人 Solomon Hykes 在法国期间发起的一个公司内部项目，它是基于 dotCloud 公司多年云服务技术的一次革新，并于 2013 年 3 月以 Apache 2.0 授权协议开源，主要项目代码在 GitHub 上进行维护。Docker 项目后来还加入了 Linux 基金会，并成立推动 开放容器联盟。

Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，至今其 GitHub 项目已经超过 4 万 6 千个星标和一万多个 fork。甚至由于Docker 项目的火爆，在 2013 年底，dotCloud 公司决定改名为 Docker。Docker 最初是在 Ubuntu 12.04 上开发实现的；Red Hat 则从 RHEL 6.5 开始对 Docker 进行支持；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用 Docker。

2）Docker的应用场景

Web 应用的自动化打包和发布。
自动化测试和持续集成、发布。
在服务型环境中部署和调整数据库或其他的后台应用。
从头编译或者扩展现有的 OpenShift 或 Cloud Foundry 平台来搭建自己的 PaaS 环境。

3）Docker 的优点

Docker 是一个用于开发，交付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，从而可以快速交付软件。借助 Docker，您可以与管理应用程序相同的方式来管理基础架构。通过利用 Docker 的方法来快速交付，测试和部署代码，您可以大大减少编写代码和在生产环境中运行代码之间的延迟。

3.1、快速，一致地交付您的应用程序

Docker 允许开发人员使用您提供的应用程序或服务的本地容器在标准化环境中工作，从而简化了开发的生命周期。
容器非常适合持续集成和持续交付（CI / CD）工作流程，请考虑以下示例方案：
您的开发人员在本地编写代码，并使用 Docker 容器与同事共享他们的工作。他们使用 Docker 将其应用程序推送到测试环境中，并执行自动或手动测试。
当开发人员发现错误时，他们可以在开发环境中对其进行修复，然后将其重新部署到测试环境中，以进行测试和验证。
测试完成后，将修补程序推送给生产环境，就像将更新的镜像推送到生产环境一样简单。

3.2、响应式部署和扩展

Docker 是基于容器的平台，允许高度可移植的工作负载。Docker 容器可以在开发人员的本机上，数据中心的物理或虚拟机上，云服务上或混合环境中运行。
Docker 的可移植性和轻量级的特性，还可以使您轻松地完成动态管理的工作负担，并根据业务需求指示，实时扩展或拆除应用程序和服务。

3.3、在同一硬件上运行更多工作负载

Docker 轻巧快速。它为基于虚拟机管理程序的虚拟机提供了可行、经济、高效的替代方案，因此您可以利用更多的计算能力来实现业务目标。Docker 非常适合于高密度环境以及中小型部署，而您可以用更少的资源做更多的事情。

4）为什么要使用Docker

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。

具体说来，Docker 在如下几个方面具有较大的优势。

1、更快速的交付和部署

对开发和运维人员来说，最希望的就是一次创建或配置，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。 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。

2、更高效的虚拟化

Docker 容器的运行不需要额外的hypervisor 支持，它是内核级的虚拟化，因此可以实现更高的性能和效率。

3、更轻松的迁移和扩展

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。

4、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。

5)Docker和虚拟化

从下图可以看出，VM是一个运行在宿主机之上的完整的操作系统，VM运行自身操作系统会占用较多的CPU、内存、硬盘资源。Docker不同于VM，只包含应用程序以及依赖库，基于libcontainer运行在宿主机上，并处于一个隔离的环境中，这使得Docker更加轻量高效，启动容器只需几秒钟之内完成。由于Docker轻量、资源占用少，使得Docker可以轻易的应用到构建标准化的应用中。但Docker目前还不够完善，比如隔离效果不如VM，共享宿主机操作系统的一些基础库等；网络配置功能相对简单，主要以桥接方式为主；查看日志也不够方便灵活。

image.png

Docker 在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

作为一种新兴的虚拟化方式，Docker 跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。Docker 容器的启动可以在秒级实现，这相比传统的虚拟机方式要快得多；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。

二、 Docker架构

Docker是CS架构包括五个基本概念:

Docker daemon: 运行在宿主机上，Docker守护进程，用户通过Docker client(Docker命令)与Docker daemon交互

Docker client: Docker 命令行工具，是用户使用Docker的主要方式，Docker client与Docker daemon通信并将结果返回给用户，Docker client也可以通过socket或者RESTful api访问远程的Docker daemon.

image.png

镜像（Image）：Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu16.04 最小系统的 root 文件系统。

容器（Container）：镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

仓库（Repository）：仓库可看着一个代码控制中心，用来保存镜像。
Docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式，使用远程API来管理和创建Docker容器。

Docker 容器通过 Docker 镜像来创建。
容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。

image.png