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一:為什么需要Docker容器？

1.引入

1.1麻煩的環(huán)境部署

1.在軟件開(kāi)發(fā)中，最麻煩的事情之一就是環(huán)境配置。在正常情況下，如果要保證程序能運行，我們需要設置好操作系統，以及各種庫和組件的安裝。
2.舉例來(lái)說(shuō)，要運行一個(gè)Python程序，計算機必須要有 Python 引擎，還需要安裝好程序的各種依賴(lài)，甚至還要配置特定的環(huán)境變量。假設你有兩個(gè)程序都需要部署在同一個(gè)服務(wù)器上，一個(gè)需要軟件是基于Python2.0，一個(gè)是Python3.0，那么在部署上就很容易造成混亂。因為不同版本的Python模塊可能互不兼容，況且不同開(kāi)發(fā)環(huán)境上的庫也需要額外的配置。如果要部署很多程序，而開(kāi)發(fā)環(huán)境和部署環(huán)境各不相同的話(huà)，可想而知配置得多么麻煩。
3.為了更好地將軟件從一個(gè)環(huán)境移植到另一個(gè)環(huán)境上，必須從根源上解決問(wèn)題，那么如何在移植軟件的時(shí)候，將一模一樣的原始環(huán)境遷移過(guò)來(lái)呢？

1.2虛擬機（Virtual Machine）

虛擬機是移植環(huán)境的一種解決方案。虛擬機本質(zhì)上也是一個(gè)軟件，在這個(gè)軟件中，我們可以運行另一種操作系統。比如我們想要在 MacOS 上運行 Linux 系統，我們就在電腦上安裝 Linux 鏡像，并使用虛擬機打開(kāi)此鏡像，就能創(chuàng  )建出一個(gè)鏡中鏡了。這個(gè)方案非常方便，想要新環(huán)境，就安裝鏡像，然后使用虛擬機打開(kāi)，不想要直接刪除。但是這個(gè)方案有幾個(gè)缺點(diǎn)：

1. 占用資源多：虛擬機需要安裝整個(gè)操作系統，自然會(huì )消耗大量?jì)却婧陀脖P(pán)空間。如我們只需要運行1MB的軟件，有時(shí)候也不得不安裝幾個(gè)G的環(huán)境才能運行。
2. 運行步驟冗余：虛擬機安裝的是完整的系統，每次運行程序都需要按部就班，打開(kāi)系統、登入用戶(hù)等等之類(lèi)麻煩的步驟，很不方便。
3. 運行速度慢：為了運行特定環(huán)境中的軟件，虛擬機必須先運行系統，而系統占用的資源往往很多（網(wǎng)絡(luò )，GUI，IO等等），自然也會(huì )影響運行速度。

1.3Linux容器（Container）

為了解決虛擬機存在的這些缺點(diǎn)，Linux發(fā)展出了另一種虛擬化的技術(shù)：Linux容器。Linux 容器不是模擬一個(gè)完整的操作系統，而是對進(jìn)程進(jìn)行隔離?；蛘哒f(shuō)，就是在正常進(jìn)程的外面套用了一個(gè)保護層。對于容器里面的進(jìn)程來(lái)說(shuō)，它接觸到的各種資源都是虛擬的，從而實(shí)現與底層程序的隔離。由于容器是進(jìn)程級別的，相比虛擬機有更多優(yōu)勢：

1. 占有資源少：容器只占用需要的資源，不占用那些用不到的資源。相比于虛擬機安裝完整的操作系統，容器需要消耗的空間自然就少了很多。
2. 資源利用率高：虛擬機都是獨享資源，電腦需要為每個(gè)虛擬環(huán)境單獨分配資源，不僅僅占用空間大，而且資源的利用率很低。而容器之間可以共享資源，最大化資源的利用率。
3. 運行速度快：容器里面的應用就是底層系統的一個(gè)進(jìn)程，所以啟動(dòng)容器相當于直接運行本機的一個(gè)進(jìn)程，而不是一個(gè)完整并臃腫的操作系統，自然就快很多。

二:Docker是什么？

1.Docker簡(jiǎn)介

Docker屬于Linux容器的一種封裝，提供簡(jiǎn)單易用的容器使用接口，它也是目前最流行的Linux容器解決方案。Docker 將軟件代碼和其依賴(lài)，全打包在一個(gè)文件中。運行單個(gè)文件，就會(huì )生成虛擬容器。在這個(gè)虛擬容器中，不管本地的操作系統是如何的不同，此容器都能照常運行。
簡(jiǎn)而言之，Docker的接口非常簡(jiǎn)單，可以幫助用戶(hù)更好地創(chuàng  )建和使用容器，讓相同的代碼在不同的環(huán)境上正常運行。

2.Docker的用途

Docker目前主要有以下三個(gè)用途：

1. 提供一次性的環(huán)境：本地測試別人的軟件、持續集成的時(shí)候提供單元測試和構建的環(huán)境。
2. 提供彈性的云服務(wù)：因為Docker容器可以隨時(shí)啟動(dòng)或關(guān)閉，所以非常適合動(dòng)態(tài)規劃和縮容。
3. 組建微服務(wù)構架：通過(guò)多個(gè)容器，服務(wù)的部署能更加靈活，幫助實(shí)現微服務(wù)構架。
4. 不需要虛擬硬件和操作系統，輕量級，占用體積小，啟動(dòng)快

3.Docker容器 VS VM

Docker容器和傳統VM技術(shù)，在技術(shù)實(shí)現上有所不同。下圖顯示的是VM與Docker容器的邏輯組成：

• VM：使用Hypervisor提供虛擬機的運行平臺，管理每個(gè)VM中操作系統的運行。每個(gè)VM都要有自己的操作系統、應用程序和必要的依賴(lài)文件等。
• Docker容器：使用Docker引擎進(jìn)行調度和隔離，提高了資源利用率，在相同硬件能力下可以運行更多的容器實(shí)例；每個(gè)容器擁有自己的隔離化用戶(hù)空間。

Server：相當于云服務(wù)器
Host OS：為操作系統
Docker Engine：可以認為我們在這個(gè)操作系統上安裝了一個(gè)docker的軟件
App A：在Docker組件中運行App A
App B：在Docker組件中運行App B
# 所以docker完全沒(méi)有操作系統的概念，用的還是宿主機的操作系統，但是它做出了隔離。也實(shí)現了虛擬化。

虛擬機與Docker容器對比

三:Docker容器是如何工作的？

1.Docker的三大組成要素：

• 鏡像：Docker鏡像是一個(gè)特殊的文件系統，除了提供容器運行時(shí)所需的程序、庫、資源、配置等文件外，還包含了一些為運行時(shí)準備的配置參數。 鏡像不包含任何動(dòng)態(tài)數據，其內容在構建之后也不會(huì )被改變。鏡像可以用來(lái)創(chuàng )建Docker容器，用戶(hù)可以使用設備上已有的鏡像來(lái)安裝多個(gè)相同的Docker容器。
• 容器：鏡像創(chuàng )建的運行實(shí)例，Docker利用容器來(lái)運行應用。每個(gè)容器都是相互隔離的、保證安全的平臺。我們可以把容器看做是一個(gè)輕量級的Linux運行環(huán)境。
• 鏡像倉庫：集中存放鏡像文件的地方。用戶(hù)創(chuàng )建完鏡像后，可以將其上傳到公共倉庫或者私有倉庫，需要在另一臺主機上使用該鏡像時(shí)，只需要從倉庫上下載即可。

Docker容器的運行邏輯如下圖所示，Docker使用客戶(hù)端/服務(wù)器 (C/S) 架構模式，Docker守護進(jìn)程（Docker daemon）作為Server端接收Docker客戶(hù)端的請求，并負責創(chuàng )建、運行和分發(fā)Docker容器。Docker守護進(jìn)程一般在Docker主機后臺運行，用戶(hù)使用Docker客戶(hù)端直接跟Docker守護進(jìn)程進(jìn)行信息交互。

2.Docker運行流程