Docker的技术原理介绍

Docker就是虚拟化的一种轻量级替代技术。Docker的容器技术不依赖任何语言、框架或系统，可以将APP编程一种标准化、可移植的、自管理的软件，并脱离服务器硬件在任何主流系统中开发、调试和运行
简单的说就是，在Linux系统上迅速创建一个容器(类似虚拟机)并在容器上部署和运行应用程序，并通过配置文件可以轻松实现应用程序的自动化安装、部署和升级，蜂场方便。因为使用了容器，所以可以很
方便的把生产环境和开发环境分开，互不影响，这是docker最普通的一个玩法。

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Docker相关的核心技术

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Docker相关的核心技术之cgroups

Linux系统中经常有个需求就是希望能限制某个或者某些进程的分配资源。于是就出现了cgroups的概念，cgroup就是controller group，在这个group中，又分配好的特定比例的CPU时间，IO时间，
可用内存大小等。cgroups是将任意进程进行分组化管理的Linux内核功能。最初由Google的工程师提出，后来被整合进Linux内核中。
    cgroups中的重要概念是"子系统",也就是资源控制器，每种子系统就是一个资源的分配器，比如CPU子系统是控制CPU时间分配的。首先挂载子系统，然后才有control group的。比如先挂载memory子
系统，然后在memory子系统中创建一个cgroup节点，在这个节点中，将需要控制的进程id写入，并且将控制的属性写入，这就完成了内存的资源限制。
    cgroups被Linux内核支持，有得天独后的性能优势，发展势头迅猛。在很多领域可以取代虚拟化技术分割资源。cgroup默认有诸多资源组，可以限制几乎所以服务器上的资源：cpu mem iops,
iodbandwide,net,device acess等。


Docker相关的核心技术之LXC

LXC是Linux containers的简称，是一种基于容器的操作系统层级的虚拟化技术。借助于namespace的隔离机制和cgroup限额功能，LXC提供了一套统一的API和工具来建立和管理container。
LXC跟其他操作系统层次的虚拟化技术相比，最大的优势在于LXC被整合进内核，不用单独为内核打补丁
   LXC旨在提供一个共享kernel的OS级虚拟化方法，在执行时不用重复加载Kernel，且container的Kernel与host共享，因此可以大大加快container的启动过程，并显著减少内存消耗，
容器在提供隔离的同时，还通过共享这些资源节省开销，者意味着容器比真正的虚拟化的开销要小得多。在实际测试中，基于LXC的虚拟化方法的IO和CPU性能几乎接近baremetal的性能。
   虽然容器所使用的这种类型的隔离总的来说非常强大，然而是不是像运行在hypervisor上的虚拟机那么强壮仍具有争议性。如果内核停止，那么所有的容器就会停止运行。
  • 性能方面：LXC > KVM > XEN
  • 内存利用率：LXC > KVM > XEN
  • 隔离程序：XEN > KVM > LXC


Docker相关的核心技术之AUFS

什么时AUFS？AUFS是一个能透明覆盖一或多个现有文件系统的层状文件系统。支持将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下，可以把不同的目录联合在一起，组成一个单一的目录。
这种是一种虚拟的文件系统，文件系统不用格式化，直接挂载即可。
  Docker一直在用AUFS作为容器的文件系统。当一个进程需要修改一个文件时，AUFS创建该文件的一个副本。AUFS可以把多层合并成文件系统的单层表示。这个过程称为写入
复制(copy on write)。
  AUFS允许Docker把某些镜像作为容器的基础。例如，你可能有一个作为很多不同容器的基础的CentOS系统镜像。多亏AUFS，只要一个CenOS镜像的副本就足够了，这样即节省
存储和内存，也保证更快速的容器部署。
  使用AUFS的另一个好处是Docker的版本容器镜像能力。每个新版本都是一个与之前版本简单差异改动，有效地保持镜像文件最小化，但者意味着你总是要有一个记录该容器从一
个版本到另一个版本改动的审计跟踪。


Docker原理之APP打包

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LXC的基础上，Docker额外提供的Feature包括：标准统一的打包部署运行方案
  为了最大化重用Image，加快运行速度，减少内存和磁盘footprint,Docker container运行时所构造的运行环境，实际上是由具有依赖关系的多个Layer组成的。例如一个apache的运行环境可能是
在基础的rootfs image的基础上，叠加了包含例如Emacs等各种工具的image，在叠加包含apache及其相关依赖library的image，这些image由AUFS文件系统加载合并到统一路径中，以只读的方式
存在，最后在叠加加载一层可写的空白的Layer用作记录对当前运行环境所作的修改。  
  有了层级化的image做基础，理想中，不同的APP就可以即可能的公用底层文件系统，相关依赖工具等，同一个APP的不同示例也可以实现公用绝大多数数据，进而以copy on write的形式维护自己的
那一份修改过的数据等


Docker全生命周期开发模式

Docker正在迅速改变云计算领域的运作规则，并切底颠覆云技术的发展前景。从持续集成／基础交付到微服务、开源协作仍至DevOps，Docker一路走来已经给应用程序开发生命周期以及云工程技术
实践带来了巨大变革。

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Docker的基本概念


 Docker Image

  • Docker Image是一个极度精简版的Linux程序运行环境，比如Vi这行基本的工具没有，官网的Java镜像包括的东西更少，除非是镜像叠加方式的，如CentOS+Java7
  • Dock Image是需要定制化Duild的一个“安装包”，包括基础镜像+应用二进制部署包
  • Docker Image内不建议由运行期需要修改的配置文件
  • Dockfile用来创建一个自定义的image，包含了用户指定的软件依赖等。当前目录下包含Dockfile，使用命令build来创建新的image
  • Docker Image的最佳实践之一尽量重用和使用网上公开基础镜像


Docker Container

  • Docker Container是image的示例，共享内核
  • Docker Container里可以运行不同OS的Image，比如Ubuntu的或者CentOS
  • Docker Container不建议内部开启一个SSHD服务，1.3版本后新增了docker exec命令进入容器内排查问题。
  • Docker Container没有IP地址，通常不会由服务端口暴露，是一个封闭的"盒子/沙箱"


Docker Container的生命周期

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Docker Daemon

  • Docker Daemon 是创建和运行Container的Linux守护进程，也是Docker最主要的核心组件
  • Docker Daemon 可以理解为Docker Container的Container
  • Docker Daemon可以绑定本地端口并提供Rest API服务，用来远程访问和控制


Docker Registry/Hub

Docker之所以这么吸引人，除了它的新颖的技术外，围绕官方registry(Docker Hub)的生态圈也是相当吸引人眼球的地方。在Docker Hub上你可以很轻松下载大量已经容器化好的应用镜像，即拉即用。
这些镜像中，有些是Docker官方维护的，更多的是众多开发者自发上传分享的。而且你还可以在Docker Hub中绑定你的代码托管系统(目前支持Github和Bitbucket)配置自动生成镜像工程，这样
Docker Hub会在你代码更新时自动生成对应的Docker镜像。

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Docker核心组件的关系

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