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開篇

眼光不錯，點進來就是賺到，這篇文章絕對讓你有所收獲，讓你對Docker的理解更上一層樓

Docker這項技術(shù)其實大家或多或少都聽過的，或者是在你以往投簡歷的時候，劃水刷博客、刷論壇的時候，肯定也見到過這一門技術(shù)，你要是真的沒聽過也沒見過，去問百度，問谷歌，問你們公司的運維，這個雖然可以說是屬于運維工程師的必備技能之一，但是作為一名專業(yè)的程序員，也是需要簡單的去了解這項技術(shù)的，也是面試利器之一

這個念頭，360行，行行都內(nèi)卷，你想啊，你要是把我這篇文章看完了，了解了這項技術(shù)，那豈不是可以在面試的時候吹牛逼了

然后呢，繼續(xù)跟著我后續(xù)的文章（瘋狂暗示關(guān)注...），去學習了這個技術(shù)，你和同內(nèi)卷者一起去面試，你會這個技術(shù)，別人不會

那offer豈不是到手了？？別人看你的眼神會...

接下來我們就來一起來學習這個Docker吧

你學習一個新技術(shù)一般是用什么樣的思路去學習呢？我學習的前期的思路肯定是需要先知其然，再只求所以然，大致歸類一下就是

1、Docker是什么？干啥的？

2、Docker是如何解決痛點的，如何解決問題的？

3、Docker的架構(gòu)、內(nèi)部原理和實現(xiàn)方式？

4、Docker的簡單使用？

我們先來看一下維基百科中的解釋

Docker 是一個開放源代碼軟件，是一個開放平臺，用于開發(fā)應用、交付（shipping）應用、運行應用。Docker允許用戶將基礎(chǔ)設施（Infrastructure）中的應用單獨分割出來，形成更小的顆粒（容器），從而提高交付軟件的速度。

Docker容器與虛擬機類似，但二者在原理上不同。容器是將操作系統(tǒng)層虛擬化，虛擬機則是虛擬化硬件，因此容器更具有便攜性、高效地利用服務器。容器更多的用于表示軟件的一個標準化單元。由于容器的標準化，因此它可以無視基礎(chǔ)設施（Infrastructure）的差異，部署到任何一個地方。另外，Docker也為容器提供更強的業(yè)界的隔離兼容

再來看一下百度百科的解釋

由百度詞條的定義，我們可以捕捉到幾個關(guān)鍵詞，應用容器，虛擬化，沙箱。

簡單的說，容器就是用于存儲的一個東西；虛擬化，就是將一臺計算機虛擬成多臺邏輯計算機；沙箱，是一個獨立的工作環(huán)境，在內(nèi)部的任何操作不會影響到外部?？偨Y(jié)起來，docker能夠生成一個個空間，每個空間內(nèi)部裝載了一些應用及其依賴包，空間之間互不影響，這些空間能夠?qū)⒂嬎銠C切分成若干個邏輯（虛擬）計算機。

打個比方，docker類似集裝箱，各式各樣的貨物，經(jīng)過集裝箱的標準化進行托管，集裝箱與集裝箱之間沒有影響。本來docker公司就是設想，交付運行如同海運一般，以OS（操作系統(tǒng)）為貨輪，進行集裝箱運輸。

怎么樣，聽起來這個說法會不會很熟悉？是不是覺得和虛擬機很像？確實，docker和虛擬機的基本思想是一致的，都是通過打包，隔離等手段，將物理計算機分成若干個虛擬計算機，彼此之間相互影響。但是兩者還是有區(qū)別的，了解兩者的區(qū)別，有助于我們理解docker技術(shù)的優(yōu)勢。

Docker的來歷

Docker 是世界領(lǐng)先的軟件容器平臺。開發(fā)人員利用 Docker 可以消除協(xié)作編碼時“在我的機器上可正常工作”的問題。運維人員利用 Docker 可以在隔離容器中并行運行和管理應用，獲得更好的計算密度。企業(yè)利用 Docker 可以構(gòu)建敏捷的軟件交付管道，以更快的速度、更高的安全性和可靠的信譽為 Linux 和 Windows Server 應用發(fā)布新功能。

在工作中一般會遇到最少四個不一樣的環(huán)境，我們寫代碼的環(huán)境叫做開發(fā)環(huán)境，然后我們自測沒問題了，發(fā)到測試環(huán)境去測試，測試環(huán)境一般會包含最少三個以上，來應對產(chǎn)品日益增加的需求

多個測試環(huán)境也就可以支持多個需求的并行進展，而且一般還有一個預上線環(huán)境（預發(fā)環(huán)境），這個屬于最接近于線上環(huán)境的環(huán)境了，包括數(shù)據(jù)也盡可能的去接近于線上環(huán)境的數(shù)據(jù)，預上線環(huán)境就是無限接近于線上環(huán)境的環(huán)境了

對外使用的叫做線上環(huán)境（生產(chǎn)環(huán)境），這個環(huán)境是用于真實用戶的，我們作為一個軟件的普通使用者，操作的就是這個軟件的生產(chǎn)環(huán)境

一般開發(fā)人員開發(fā)完代碼之后，都會自測相應的接口和代碼，雖然我們測好了在開發(fā)環(huán)境，但是也避免不了發(fā)到測試環(huán)境會出現(xiàn)各種各樣的問題，因為各個環(huán)境之間也是有差異的，數(shù)據(jù)庫版本、JDK版本、各種配置文件的不同...

所以就有個笑話《千萬不要跟程序員說，你的代碼有bug》：

他的第一反應是你的環(huán)境有問題，第二就是你是傻逼不會用吧。你要跟他這么說：“這個程序運行的怎么運行的跟預期不一樣，是我操作有問題嗎？”。這貨就會第一反應“我擦，這是不是出bug了？”

總之，Docker主要就是為了讓程序員解決在協(xié)作編碼時"在我的機器上可正常工作”的苦惱

Docker

接下來我們解釋下Docker,要想解釋清楚Docker，就需要清楚容器Container的概念，要解釋容器，我們就需要先從操作系統(tǒng)說起了，首先我們知道操作系統(tǒng)管理的是軟件和硬件資源

硬件資源包含：內(nèi)存、存儲設備、CPU等

軟件資源包含：各類軟件的運行、進程的調(diào)度、線程的分配之類的工作

這里我們要做到的是為一個軟件提供一個環(huán)境環(huán)境，這個運行環(huán)境通常是由操作系統(tǒng)內(nèi)核提供，另一部分運行庫提供；隨著硬件的性能提升，以及軟件種類的豐富，有兩種情況變得很常見：

硬件性能過剩：很多計算機的硬件配置，即使不能完全滿足峰值性能的要求，也往往會有大量時間處于硬件資源閑置的狀態(tài)。例如一般家用電腦，已經(jīng)是四核、六核的配置了，除了3A游戲、視頻制作、3D渲染、高性能計算等特殊應用外，通常有90%以上時間CPU是閑置的。

軟件沖突：因為業(yè)務需要，兩個或者多個軟件之間沖突，或者需要同一個軟件的不同版本。例如早幾年做web前端的，要測試網(wǎng)頁在不同版本的IE上是否能正常顯示，然而Windows只能裝一個版本的IE。

為了解決軟件沖突，只能配置多個電腦，或者一個電腦裝多個操作系統(tǒng)，通過重啟來解決，顯然這樣是不友好的

虛擬機和Docker

于是乎，在硬件性能過剩的情況下，硬件虛擬機這一概念就被提出來了，所謂的硬件虛擬化，就是通過某個特殊的軟件，仿真出一臺或者多臺計算機的各種硬件，用戶可以在一臺電腦，通過虛擬機即可按照、運行操作系統(tǒng)（一般叫來賓操作系統(tǒng)，Guest OS）

虛擬機的一個缺點就是占用資源過多，比如一個Windows系統(tǒng)開機不運行任何軟件需要兩三個G，一個沒有圖形化的Linux也需要占用幾百兆的內(nèi)存，而且為了應用系統(tǒng)運行的性能，往往還要給每臺虛擬機留出更多的內(nèi)存容量

能不能所有的應用使用同一個的操作系統(tǒng)減少硬件資源的浪費，但是又能避免包括運行庫運行庫在內(nèi)的軟件沖突呢？

圖中，每一個App和Lib的組合，就是一個容器。也就是Docker圖標里面的一個集裝箱。

和虛擬機相比，容器有以下優(yōu)點：

迅速啟動：沒有虛擬機硬件的初始化，沒有Guest OS的啟動過程，可以節(jié)約很多啟動時間，這就是容器的“開箱即用”。
占用資源少：內(nèi)存占用、存儲空間占用都小的多。
相同配置的服務器，如果運行虛擬機只能運行十多臺的，通?？梢赃\行上百個容器毫無壓力。

當然，和虛擬機相比，因為共用內(nèi)核，只靠cgroup隔離，應用之間的隔離是不如虛擬機徹底的，如果某個應用運行時導致內(nèi)核崩潰，所有的容器都會崩潰。

而虛擬機內(nèi)的應用崩潰，理論上是不會影響其它虛擬機以及上面運行的應用的，除非是硬件或者Hypervisor有Bug

Docker鏡像

Docker把App和Lib的文件打包成為一個鏡像，并且采用類似多次快照的存儲技術(shù)，可以實現(xiàn)：

多個App可以共用相同的底層鏡像（初始的操作系統(tǒng)鏡像）

App運行時的IO操作和鏡像文件隔離

通過掛載包含不同配置/數(shù)據(jù)文件的目錄或者卷（Volume），單個App鏡像可以同時用來運行無數(shù)個不同業(yè)務的容器

上圖是基于一個Alpine Linux的鏡像，分別建立了Nginx和MySQL的鏡像，并且掛載不同的配置/數(shù)據(jù)同時運行3個網(wǎng)站應用3個數(shù)據(jù)庫應用的示意圖。

最后的結(jié)果就是，絕大部分應用，開發(fā)者都可以通過docker build創(chuàng)建鏡像，通過docker push上傳鏡像，用戶通過docker pull下載鏡像，用docker run運行應用。

用戶不需要再去關(guān)心如何搭建環(huán)境，如何安裝，如何解決不同發(fā)行版的庫沖突——而且通常不會需要消耗更多的硬件資源，不會明顯降低性能

Docker的架構(gòu)

Docker使用C/S架構(gòu)，Client 通過接口與Server進程通信實現(xiàn)容器的構(gòu)建，運行和發(fā)布。client和server可以運行在同一臺集群，也可以通過跨主機實現(xiàn)遠程通信。

鏡像image：Docker鏡像（Image）就是一個只讀的模板

例如：一個鏡像可以包含一個完整的操作系統(tǒng)環(huán)境。鏡像可以用來創(chuàng)建相應的Docker容器，一個鏡像也可以創(chuàng)建多個Docker容器。也可以直接找相應的好的鏡像去下載使用即可

鏡像（Image）就是一堆只讀層（read-only layer）的統(tǒng)一視角，也許這個定義有些難以理解，看看下面這張圖：

右邊我們看到了多個只讀層，它們重疊在一起。除了最下面一層，其它層都會有一個指針指向下一層，這些層是Docker內(nèi)部的實現(xiàn)細節(jié)，

倉庫repository：倉庫（Repository）是集中存放鏡像文件的場所

有時候會把倉庫和倉庫注冊服務器（Registry）混為一談，并不嚴格區(qū)分。實際上，倉庫注冊服務器上往往存放著多個倉庫，每個倉庫中又包含了多個鏡像，每個鏡像有不同的標簽（tag），倉庫分為公開倉庫（Public）和私有倉庫（Private）兩種形式。

最大的公開倉庫是Docker Hub，存放了數(shù)量龐大的鏡像供用戶下載。國內(nèi)的公開倉庫包括時速云、網(wǎng)易云等，可以提供大陸用戶更穩(wěn)定快速的訪問。當然，用戶也可以在本地網(wǎng)絡內(nèi)創(chuàng)建一個私有倉庫，當用戶創(chuàng)建了自己的鏡像之后就可以使用push命令將它上傳到公有或者私有倉庫，這樣下次在另外一臺機器上使用這個鏡像時候，只需要從倉庫上pull下來就可以了

Docker倉庫的概念跟Git類似，注冊服務器可以理解為GitHub這樣的托管服務

容器container：Docker利用容器（Container）來運行應用

容器是從鏡像創(chuàng)建的運行實例。它可以被啟動、開始、停止、刪除。每個容器都是相互隔離的、保證安全的平臺。可以把容器看做是一個簡易版的Linux環(huán)境（包括root用戶權(quán)限、進程空間、用戶空間和網(wǎng)絡空間等）和運行在其中的應用程序