什么是Docker容器？
Docker是一種輕量級(jí)的虛擬化技術(shù)，同時(shí)是一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器運(yùn)行環(huán)境搭建平臺(tái)，可以讓開(kāi)發(fā)者以便捷方式打包應(yīng)用到一個(gè)可移植的容器中，然后安裝至任何運(yùn)行Linux或Windows等系統(tǒng)的服務(wù)器上。相較于傳統(tǒng)虛擬機(jī)，Docker容器提供輕量化的虛擬化方式、安裝便捷、啟停速度快。
為什么需要Docker容器？
虛擬機(jī)（Virtual Machine，簡(jiǎn)稱VM）的發(fā)展，減輕了企業(yè)對(duì)硬件資源的依賴，它將一臺(tái)物理設(shè)備虛擬為多個(gè)邏輯設(shè)備，每個(gè)邏輯設(shè)備可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高設(shè)備的工作效率。然而，傳統(tǒng)VM需要安裝操作系統(tǒng)才能執(zhí)行應(yīng)用程序，占用系統(tǒng)資源過(guò)多。多數(shù)情況下，用戶只需要運(yùn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，采用VM技術(shù)操作繁瑣且造成資源浪費(fèi)。倘若需要遷移應(yīng)用服務(wù)程序，則需遷移整個(gè)VM，因此企業(yè)迫切需要輕量級(jí)的虛擬化技術(shù)。
容器，就是一種輕量級(jí)的虛擬化技術(shù)，目的和虛擬機(jī)一樣，都是為了創(chuàng)造“隔離環(huán)境”。但是它不像VM采用操作系統(tǒng)級(jí)的資源隔離，容器采用的是進(jìn)程級(jí)的系統(tǒng)隔離。Docker作為創(chuàng)建容器的主流工具，近年來(lái)迅速發(fā)展，它的優(yōu)勢(shì)在于可以讓開(kāi)發(fā)者將企業(yè)需要的各種應(yīng)用及應(yīng)用依賴文件封裝在Docker鏡像文件中，然后在任何物理設(shè)備（Linux設(shè)備或Window設(shè)備等）上安裝運(yùn)行實(shí)現(xiàn)虛擬化，讓?xiě)?yīng)用程序徹底脫離底層設(shè)備，可以在物理機(jī)之間靈活遷移部署，使運(yùn)維工程師擺脫了繁瑣的環(huán)境部署，極大的提高了工作效率，同時(shí)減少了部署過(guò)程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
Docker容器具有以下三大特點(diǎn)：
輕量化：一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行的多個(gè)Docker容器可以共享主機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核；啟動(dòng)迅速，只需占用很少的計(jì)算和內(nèi)存資源。 標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放：Docker容器基于開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，能夠在所有主流Linux版本、Microsoft Windows以及包括VM、裸機(jī)服務(wù)器和云在內(nèi)的任何基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行。 安全可靠：Docker賦予應(yīng)用的隔離性不僅限于彼此隔離，還獨(dú)立于底層的基礎(chǔ)設(shè)施。Docker默認(rèn)提供最強(qiáng)的隔離，因此應(yīng)用出現(xiàn)問(wèn)題，也只是單個(gè)容器的問(wèn)題，而不會(huì)波及到整臺(tái)主機(jī)。
Docker容器 VS VM
Docker容器和傳統(tǒng)VM技術(shù)，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有所不同。下圖顯示的是VM與Docker容器的邏輯組成：
VM：使用Hypervisor提供虛擬機(jī)的運(yùn)行平臺(tái)，管理每個(gè)VM中操作系統(tǒng)的運(yùn)行。每個(gè)VM都要有自己的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和必要的依賴文件等。
Docker容器：使用Docker引擎進(jìn)行調(diào)度和隔離，提高了資源利用率，在相同硬件能力下可以運(yùn)行更多的容器實(shí)例；每個(gè)容器擁有自己的隔離化用戶空間。
虛擬機(jī)與Docker容器對(duì)比
相較于VM，Docker容器作為一種輕量級(jí)的虛擬化方式，在應(yīng)用方面具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：
Docker容器可以在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)快速啟動(dòng)和停止，相較傳統(tǒng)虛擬機(jī)顯著提升。 Docker容器對(duì)系統(tǒng)資源要求低，數(shù)千個(gè)Docker容器可同時(shí)運(yùn)行在同一個(gè)主機(jī)上。 Docker容器通過(guò)類似Git的操作來(lái)方便用戶獲取和更新應(yīng)用鏡像。 Docker容器通過(guò)Dockerfile配置文件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化創(chuàng)建和靈活部署，提高工作效率。 Docker容器除了運(yùn)行其中的應(yīng)用之外，基本不消耗額外的系統(tǒng)資源，保證應(yīng)用性能的同時(shí)，盡量減小系統(tǒng)開(kāi)銷。
下圖可直觀了解Docker容器與傳統(tǒng)VM方式的區(qū)別：
Docker容器與傳統(tǒng)VM的區(qū)對(duì)比
Docker容器是如何工作的？
Docker的三大組成要素：
鏡像：Docker鏡像是一個(gè)特殊的文件系統(tǒng)，除了提供容器運(yùn)行時(shí)所需的程序、庫(kù)、資源、配置等文件外，還包含了一些為運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)備的配置參數(shù)。鏡像不包含任何動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會(huì)被改變。鏡像可以用來(lái)創(chuàng)建Docker容器，用戶可以使用設(shè)備上已有的鏡像來(lái)安裝多個(gè)相同的Docker容器。
容器：鏡像創(chuàng)建的運(yùn)行實(shí)例，Docker利用容器來(lái)運(yùn)行應(yīng)用。每個(gè)容器都是相互隔離的、保證安全的平臺(tái)。我們可以把容器看做是一個(gè)輕量級(jí)的Linux運(yùn)行環(huán)境。
鏡像倉(cāng)庫(kù)：集中存放鏡像文件的地方。用戶創(chuàng)建完鏡像后，可以將其上傳到公共倉(cāng)庫(kù)或者私有倉(cāng)庫(kù)，需要在另一臺(tái)主機(jī)上使用該鏡像時(shí)，只需要從倉(cāng)庫(kù)上下載即可。
Docker容器的運(yùn)行邏輯如下圖所示，Docker使用客戶端/服務(wù)器 (C/S) 架構(gòu)模式，Docker守護(hù)進(jìn)程（Docker daemon）作為Server端接收Docker客戶端的請(qǐng)求，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建、運(yùn)行和分發(fā)Docker容器。Docker守護(hù)進(jìn)程一般在Docker主機(jī)后臺(tái)運(yùn)行，用戶使用Docker客戶端直接跟Docker守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行信息交互。
Docker運(yùn)行流程
Docker客戶端：用于和Docker守護(hù)進(jìn)程（Docker Daemon）建立通信的客戶端。Docker客戶端只需要向Docker服務(wù)器或者守護(hù)進(jìn)程發(fā)出請(qǐng)求（Docker構(gòu)建、Docker拉取和Docker啟動(dòng)等指令），服務(wù)器或者守護(hù)進(jìn)程將完成所有工作并返回結(jié)果。
如橙色流程所示，執(zhí)行Docker構(gòu)建指令會(huì)根據(jù)Docker文件構(gòu)建一個(gè)鏡像存放于本地Docker主機(jī)。
如藍(lán)色流程所示，執(zhí)行Docker拉取指令會(huì)從云端鏡像倉(cāng)庫(kù)拉取鏡像至本地Docker主機(jī)或?qū)⒈镜冂R像推送至遠(yuǎn)端鏡像倉(cāng)庫(kù)。
如黑色流程所示，執(zhí)行Docker啟動(dòng)指令會(huì)將鏡像安裝至容器并啟動(dòng)容器。
Docker主機(jī)：一個(gè)物理或者虛擬的機(jī)器用于執(zhí)行 Docker守護(hù)進(jìn)程和容器。
Docker守護(hù)進(jìn)程：接收并處理Docker客戶端發(fā)送的請(qǐng)求，監(jiān)測(cè)Docker API的請(qǐng)求和管理Docker對(duì)象，比如鏡像、容器、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)卷。
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