Docker--容器技术

什么是“容器”和“虚拟机”

容器和虚拟机它们的目的很相似：即将应用程序和它的依赖放到一个可以在任何环境运行的自足单元中。

此外，容器和虚拟机消除了对物理硬件的需求，从而在能源消耗和成本效益方面能让我们更有效地使用计算资源，

容器和虚拟机的主要区别在于它们的架构方式。让我们继续深入了解。

虚拟机

虚拟机在本质上是对现实中计算机的仿真，它会像真实的计算机一样执行程序。使用 “hypervisor” 可以将虚拟机运行于物理机上。hypervisor 可以在主机运行，也可以在“裸机”上运行。

让我们来揭开这些术语的面纱：

hypervisor（之后都以虚拟机管理程序称呼）是能让虚拟机在其上运行的软件，固件或者硬件。虚拟机管理程序本身会在物理计算机上运行，称为**“主机”**。主机为虚拟机提供资源，包括 RAM 和 CPU。这些资源在虚拟机之间被划分并且可以根据需要进行分配。所以如果一个虚拟机上运行了资源占用更大的应用程序，相较于其它运行在同一个主机的虚拟机你可以给其分配更多的资源。

运行在主机上的虚拟机（再次说明，通过使用虚拟机管理程序）通常也被叫做“访客机”。访客机包含了应用以及运行这个应用所需要的全部依赖（比如：系统二进制文件和库）。它还带有一个自己的完整虚拟化硬件栈，包括虚拟化的网络适配器，储存和 CPU-这意味着它还拥有自己成熟的整个访客操作系统。从虚拟机内部来看，访客机的操作都认为其使用的都是自己的专用资源。从外部来看，我们知道它是一个虚拟机-和其它虚拟机一起共享主机提供的资源。

就像前面所提到的，访客机既可以运行在托管的虚拟机管理程序上，也可以运行在裸机虚拟机管理程序上。它们之间存在一些重要的差别。

首先，托管的虚拟化管理程序是在主机的操作系统上运行。比如说，可以在一台运行 OSX 操作系统的计算机的系统上安装虚拟机（例如：VirtualBox 或者 VMware Workstation 8）。虚拟机无法直接访问硬件，因此必须通过主机上运行的操作系统访问（在我们的例子中，也就是 Mac 的 OSX 操作系统）。

托管虚拟机管理程序的好处是底层硬件并不那么重要。主机的操作系统会负责硬件的驱动而不需要管理程序参与。因此这种方式被认为具备更好的“硬件兼容性”。在另一方面，在硬件和管理程序之间这个额外的附加层会产生更多的资源开销，这会降低虚拟机的性能。

裸机虚拟机管理程序通过直接在主机硬件上安装和运行来解决这个性能问题。因为它直接面对底层的硬件，所以并不需要运行在主机的操作系统之上。在这种情况下，安装在主机上第一个作为操作系统运行的就是这个裸机虚拟机管理程序。与托管虚拟机管理程序不同，它有自己的设备驱动直接与每个组件交互，以执行任何 I/O，处理或特定于操作系统的任务。这样可以获得更好的性能，可伸缩性和稳定性。这里的权衡在于其对硬件的兼容性有限，因为裸机虚拟机管理程序内置的设备驱动只有那么多。

在讨论了虚拟机管理程序之后，你可能想知道为什么我们需要在虚拟机和主机之间这个额外的“虚拟机管理程序”层。

好吧，虚拟机管理程序在其中确实发挥了重要的作用，由于虚拟机拥有自己的虚拟操作系统，管理程序为虚拟机管理和执行访客操作系统提供了一个平台。它允许主机与作为客户端运行的虚拟机之间共享其资源。

虚拟机图示

正如你可以在图示中所看到的，VMS 会为每个新的虚拟机打包虚拟硬件，一个内核（即操作系统）和用户空间。

容器

与提供硬件虚拟化的虚拟机不同，容器通过抽象“用户空间”来提供操作系统级别的虚拟化。当我们详解容器这个术语的时候你就会明白我的意思。

从所有的意图和目的来看，容器看起来就像一个虚拟机。比如说，它们有执行进程的私有空间，可以使用 root 权限执行命令，具有专有的网络接口和 IP 地址，允许自定义路由和 iptable 规则，可以挂载文件系统等。

容器和虚拟机之间的一个重要区别在于容器和其它容器共享主机系统的内核。

容器图示

这图表明容器只会打包用户空间，而不是像虚拟机那样打包内核或虚拟硬件。每个容器都有自己独立的用户空间从而可以让多个容器在单个主机上运行。我们可以看到所有操作系统级别的体系架构是所有容器共享的。要从头开始创建的部分只有 bins 和 libs 目录。这就是容器如此轻巧的原因。

Docker 是从哪来的？

Docker 是基于 Linux 容器技术的开源项目。它使用 Luinux 的内核功能（如命名空间和控制组）在操作系统上创建容器。

容器已经远远不是一个新技术：Google 已经使用他们自己的容器技术好多年了。其它的容器技术包括 Solaris Zones、BSD jails 和 LXC 也已经存在好多年。

那么为啥 Docker 会突然取得成功呢？

1. 使用简单：Docker 使得任何人（开发人员，运维，架构师和其他人）都可以更轻松的利用容器的优势来快速构建和测试可移植的应用程序。它可以让任何人在他们的笔记本电脑上打包应用程序，不需要任何修改就可以让应用运行在公有云，私有云甚至裸机上。Docker 的口头禅是：“一次构建，处处运行”。

2. 速度：Docker 容器非常轻量级和快速。因为容器只是运行在内核上的沙盒环境，因此它们占用的资源更少。与可能需要更多时间来创建的虚拟机相比，你可以在几秒钟内创建一个 Docker 容器，因为虚拟机每次都必须启动一个完整的操作系统。

3. Docker Hub：Docker 用户也可以从日益丰富的 Docker Hub 生态中受益，你可以把 Docker Hub 看作是 “Docker 镜像的应用商店”。Docker Hub 拥有数万个由社区构建的公共镜像，这些镜像都是随时可用的。在其中搜索符合你需求的镜像非常容易，你只需要准备拉取镜像而且几乎不需要任何修改。

4. 模块化和可扩展性：Docker 可以让你轻松地把应用程序按功能拆分为单个独立的容器。比如说，你的 Postgre 数据库可以运行在一个容器中，Redis 服务运行在另一个容器中，而 Node.js 应用运行在另一个容器中。使用 Docker，将这个容器链接在一起以创建你的应用程序将会变得更简单，同时在将来可以很轻松地扩展和更新单独的组件。最后但并不重要的是，有谁不喜欢 Docker 的鲸鱼（Docker 的标志）呢？：）