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首页Docker深度解析:从入门到实践
"Docker入门教程" Docker是一个开源的应用容器引擎,它允许开发者打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的Linux机器或Windows上,也可以实现虚拟化。Docker最初由dotCloud公司的创始人Solomon Hykes发起,经过多次迭代,现在已经是一个广受欢迎的开源项目,其核心组件包括Go语言开发的Docker daemon、Docker客户端以及Docker镜像。 Docker基于Linux内核的cgroup、namespace和AUFS等技术,实现了轻量级的虚拟化,不同于传统的虚拟机技术,它不需
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为什么要使用Docker?
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。
更高效的利用系统资源
由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销,Docker对系统资源的利用
率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度,都要比传统虚拟机技术更高
效。因此,相比虚拟机技术,一个相同配置的主机,往往可以运行更多数量的应用。
更快速的启动时间
传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟,而Docker容器应用,由于直接运行于宿主
内核,无需启动完整的操作系统,因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约
了开发、测试、部署的时间。
一致的运行环境
开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一
致,导致有些bug并未在开发过程中被发现。而Docker的镜像提供了除内核外完整的运行
时环境,确保了应用运行环境一致性,从而不会再出现「这段代码在我机器上没问题啊」这
类问题。
持续交付和部署
对开发和运维(DevOps)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。
使用Docker可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员可以通过
Dockerfile来进行镜像构建,并结合持续集成(ContinuousIntegration)系统进行集成测试,
而运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像,甚至结合持续部署(Continuous
Delivery/Deployment)系统进行自动部署。
而且使用 Dockerfile使镜像构建透明化,不仅仅开发团队可以理解应用运行环境,也方便
运维团队理解应用运行所需条件,帮助更好的生产环境中部署该镜像。
更轻松的迁移
为什么要用Docker
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由于Docker确保了执行环境的一致性,使得应用的迁移更加容易。Docker可以在很多平台
上运行,无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云,甚至是笔记本,其运行结果是一致的。
因此用户可以很轻易的将在一个平台上运行的应用,迁移到另一个平台上,而不用担心运行
环境的变化导致应用无法正常运行的情况。
更轻松的维护和扩展
Docker使用的分层存储以及镜像的技术,使得应用重复部分的复用更为容易,也使得应用的
维护更新更加简单,基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外,Docker团队同各
个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官方镜像,既可以直接在生产环境使用,又可以
作为基础进一步定制,大大的降低了应用服务的镜像制作成本。
对比传统虚拟机总结
特性 容器 虚拟机
启动 秒级 分钟级
硬盘使用 一般为 MB 一般为 GB
性能 接近原生 弱于
系统支持量 单机支持上千个容器 一般几十个
为什么要用Docker
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基本概念
Docker包括三个基本概念
镜像(Image)
容器(Container)
仓库(Repository)
理解了这三个概念,就理解了Docker的整个生命周期。
基本概念
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Docker镜像
我们都知道,操作系统分为内核和用户空间。对于Linux而言,内核启动后,会挂载root
文件系统为其提供用户空间支持。而Docker镜像(Image),就相当于是一个root文件系
统。比如官方镜像 ubuntu:17.10就包含了完整的一套Ubuntu17.10最小系统的root文件
系统。
Docker镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文
件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像
不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。
分层存储
因为镜像包含操作系统完整的 root文件系统,其体积往往是庞大的,因此在Docker设计
时,就充分利用UnionFS的技术,将其设计为分层存储的架构。所以严格来说,镜像并非是
像一个ISO那样的打包文件,镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,
而是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。
镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后
一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除
前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看
到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小
心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理
掉。
分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为
基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。
关于镜像构建,将会在后续相关章节中做进一步的讲解。
镜像
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Docker容器
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。
容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的命
名空间。因此容器可以拥有自己的 root文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚
至自己的用户ID空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一
个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安
全。也因为这种隔离的特性,很多人初学Docker时常常会混淆容器和虚拟机。
前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。每一个容器运行时,是以镜像为基础层,
在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容
器存储层。
容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存
于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。
按照Docker最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无
状态化。所有的文件写入操作,都应该使用数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些
位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。
数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器可
以随意删除、重新运行,数据却不会丢失。
容器
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