Docker的认知 和 三大概念(镜像/容器/仓库)

1. 什么是docker

Docker 使用 Google 公司推出的Go 语言进行开发实现,基于 Linux 内核的 cgroup,namespace,以及 AUFS 类的 Union FS 等技术,对进程进行封装隔离,属于操作系统层面的虚拟化技术。由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程,因此也称其为容器

最初实现是基于 LXC,从 0.7 以后开始去除 LXC,转而使用自行开发的 libcontainer,从 1.11 开始,则进一步演进为使用 runC和 containerd。

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

比较Docker 和传统虚拟化方式的不同之处:传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后,在其上运行一个完整操作系统,在该系统上再运行所需应用进程;而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核,容器内没有自己的内核,而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。

2. Docker技术与虚拟化技术相比?

  1. 更高效的利用系统资源——无需额外系统开销
  2. 更快速的启动时间——秒级启动时间
  3. 一致的运行环境
  4. 持续交付和部署
  5. 更轻松的迁移
  6. 更轻松的维护和扩展——扩展自己docker镜像

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

三大概念

1. Docker镜像

掌握: 什么叫做分层存储?

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:14.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 14.04 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(重点)

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 Union FS 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。

2. Docker 容器

掌握: 什么是容器存储层?它的生命周期? 另外注意一下数据卷的作用。

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 时常常会把容器和虚拟机搞混。

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 run,数据却不会丢失。

3. docker仓库(Repository)

如果某个镜像需要在其他的服务器上运行,则此刻需要Docker Registry 提供服务,来集中的存储和分发镜像。

一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库(Repository);每个仓库可以包含多 个标签(Tag);每个标签对应一个镜像。

一般而言,一个仓库包含的是同一个软件的不同版本的镜像,而标签则用于对应于 软件的的不同版本。我们可以通过 的格式来指定具体是哪个版 本的镜像。如果不给出标签,将以 作为默认标签。

Docker Registry 公开服务

最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub,这也是默认的 Registry,并 拥有大量的高质量的官方镜像。

由于某些原因,在国内访问这些服务可能会比较慢。 常见 的有 阿里云加速器、DaoCloud 加速器、灵雀云加速器等

国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 时速云镜像仓 库、网易云镜像服务、DaoCloud 镜像市场、阿里云镜像库等。

私有 Docker Registry

除了使用公开服务外,用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方 提供了 Docker Registry 镜像,可以直接使用做为私有 Registry 服务。在后续的相 关章节中,会有进一步的搭建私有 Registry 服务的讲解。