Docker底层核心技术

Docker简介——理念——虚拟机容器——Docker组成的三大要素——工作原理——运行流程

• Docker

• 1. Docker简介
• 2. docker理念
• 3. 容器与虚拟机
• 4. 下载安装——CentOS7 安装 Docker
• 4.1 安装说明
• 4.2 前提条件
• 4.3 查看自己的内核
• 5. Docter组成的三大要素

• 5.1 镜像（image）
• 5.2 容器（container）
• 5.3 仓库（repository）

• 6. Docker工作原理图
• 7. Docker 运行的基本流程
• 8. 为什么Docker会比VM虚拟机快

Docker

Docker官网地址：https://www.docker.com/
Docker Hub官网：https://hub.docker.com/
CentOS7 安装 Docker地址：

1. Docker简介

Docker是基于Go语言实现的云开源项目 Docker的主要目标是“Build，Ship and Run Any App,Anywhere”，也就是通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，使用户的APP(可以是一个WEB应用或数据库应用等等）及其运行环境能够做到“一次镜像，处处运行”。

Linux容器技术的出现就解决了这样一个问题，而Docker就是在它的基础上发展过来的。将应用打成镜像，通过镜像成为运行在Docker容器上面的实例，而Docker容器在任何操作系统上都是一致的，这就实现了跨平台、跨服务器。只需要一次配置好环境，换到别的机子上就可以一键部署好，大大简化了操作。

2. docker理念

解决了运行环境和配置问题的软件容器，方便做持续集成并有助于整体发布的容器虚拟化技术。

Docker容器是在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，而传统虚拟机则是在硬件层面实现虚拟化。与传统的虚拟机相比，Docker优势体现为启动速度快、占用体积小。

3. 容器与虚拟机

传统虚拟机技术

由于前面虚拟机存在某些缺点，Linux发展出了另一种虚拟化技术:Linux容器(Linux Containers，缩写为LXC)

Linux容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程，从另一个镜像运行，并由该镜像提供支持进程所需的全部文件。容器提供的镜像包含了应用的所有依赖项，因而在从开发到测试再到生产的整个过程中，它都具有可移植性和一致性。
Linux容器不是模拟一个完整的操作系统而是对进程进行隔离。有了容器，就可以将软件运行所需的所有资源打包到一个隔离的容器中。容器与虚拟机不同，不需要捆绑一整套操作系统，只需要软件工作所需的库资源和设置。系统因此而变得高效轻量并保证部署在任何环境中的软件都能始终如一地运行。

4. 下载安装——CentOS7 安装 Docker

4.1 安装说明

Docker并非是一个通用的容器工具，它依赖于已存在并运行的 Linux内核环境。
Docker实质上是在已经运行的Linux下制造了一个隔离的文件环境，因此它执行的效率几乎等同于所部署的Linux主机。
因此，Docker必须部署在Linux内核的系统上。
如果其他系统想部署Docker 就必须安装一个虚拟Linux环境。

在Windows上部署Docker的方法都是先安装一个虚拟机，并在安装Linux系统的的虚拟机中运行Docker。

4.2 前提条件

目前，CentOS仅发行版本中的内核支持Docker。Docker运行在Centos 7(64-bit)上，要求系统为64位、Linux系统内核版为3.8以上，这里选用Centos7.x

4.3 查看自己的内核

uname命令用于打印当前系统相关信息（内核版本号、硬件架构、主机名称和操作系统类型等）。

cat /etc/redhat-release

uname -r

CentOS7 安装 Docker地址：

5. Docter组成的三大要素

Docker本身是一个容器运行载体或称之为管理引擎。我们把应用程序和配置依赖打包好形成一个可交付的运行环境，这个打包好的运行环境就是image镜像文件。只有通过这个镜像文件才能生成Docker容器实例(类似Java中new出来一个对象)。
image文件可以看作是容器的模板。Docker根据 image文件生成容器的实例。同一个image文件，可以生成多个同时运行的容器实例。

镜像文件
image文件生成的容器实例，本身也是一个文件，称为镜像文件。

容器实例
一个容器运行一种服务，当我们需要的时候，就可以通过docker客户端创建一个对应的运行实例,也就是我们的容器

仓库
就是放一堆镜像的地方，我们可以把镜像发布到仓库中，需要的时候再从仓库中拉下来就可以了。

5.1 镜像（image）

Docker镜像（Image）就是一个只读的模板。镜像可以用来创建Docker容器，一个镜像可以创建很多容器。
它也相当于是一个root文件系统。比如官方镜像centos:7就包含了完整的一套centos:7最小系统的root文件系统。相当于容器的“源代码”，docker镜像文件类似于Java的类模板，而docker容器实例类似于java中new出来的实例对象。

5.2 容器（container）

1. 从面向对象角度
   Docker利用容器(Container)独立运行的一个或一组应用，应用程序或服务运行在容器里面，容器就类似于一个虚拟化的运行环境，容器是用镜像创建的运行实例。就像是Java中的类和实例对象一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器为镜像提供了一个标准的和隔离的运行环境,它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台
2. 从镜像容器角度
   可以把容器看做是一个简易版的Linux环境〈包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。

5.3 仓库（repository）

仓库（Repository）是集中存放镜像文件的场所。

类似于
Maven仓库，存放各种jar包的地方;github仓库，存放各种git项目的地方;
Docker公司提供的官方registry被称为Docker Hub，存放各种镜像模板的地方。

仓库分为公开仓库(Public）和私有仓库（Private）两种形式。
最大的公开仓库是Docker Hub(https://hub.docker.com/)，
存放了数量庞大的镜像供用户下载。国内的公开仓库包括阿里云、网易云等

6. Docker工作原理图

7. Docker 运行的基本流程

1. 用户是使用Docker Client与 Docker Daemon建立通信，并发送请求给后者。
2. Docker Daemon作为Docker架构中的主体部分，首先提供Docker Server的功能使其可以接受Docker Client的请求。
3. Docker Engine执行Docker内部的一系列工作，每一项工作都是以一个Job 的形式的存在。
4. Job的运行过程中，当需要容器镜像时，则从Docker Registry 中下载镜像，并通过镜像管理驱动Graph driver将下载镜像以Graph的形式存储。
5. 当需要为Docker创建网络环境时，通过网络管理驱动Network driver创建并配置Docker容器网络环境。
6. 当需要限制Docker容器运行资源或执行用户指令等操作时，则通过Exec driver来完成。
7. Libcontainer是一项独立的容器管理包，Network driver以及Exec driver都是通过Libcontainer来实现具体对容器进行的操作

8. 为什么Docker会比VM虚拟机快

1. docker有着比虚拟机更少的抽象层
   由于docker不需要Hypervisor(虚拟机)实现硬件资源虚拟化.运行在docker容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。因此在CPU、内存利用率上docker将会在效率上有明显优势。
2. docker利用的是宿主机的内核,而不需要加载操作系统OS内核
   当新建一个容器时,docker不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。进而避免引寻、加载操作系统内核返回等比较费时费资源的过程,当新建一个虚拟机时,虚拟机软件需要加载OS,返回新建过程是分钟级别的。而docker由于直接利用宿主机的操作系统,则省略了返回过程,因此新建一个docker容器只需要几秒钟。

虚拟机与Docker架构对比图