00.了解docker

为什么使用容器？

1、上线流程繁
开发 -> 测试 -> 申请资源 -> 审批 -> 部署 -> 测试等环节
2、资源利用率低
普遍服务器利用率低，造成过多浪费
3、扩容/缩容不及时
业务高峰期扩容流程繁，上线不及时
4、服务器环境臃肿
服务器越来越臃肿，对维护、迁移带来困难
5、环境不一致性

什么是docker

Docker是使用go语言基于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的一种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。

• 使用最广泛的开源容器引擎
• 一种操作系统级的虚拟化技术
• 依赖于Linux内核特性：Namespace（资源隔离）和Cgroups（资源限制）
• 一个简单的应用程序打包工具

Docker设计目标

• 提供简单的应用程序打包工具
• 开发人员和运维人员职责逻辑分离
• 多环境保持一致性

Docker设计目标

Docker核心组件

• Docker Daemon：Docker守护进程，负责与Docker Client交互，并管理镜像、容器。
• Containerd：是一个简单的守护进程，向上给Docker Daemon提供接口，向下通过Container-shim结合runC管理容器。
• runC：一个命令行工具，它根据OCI标准来创建和运行容器。

更高效的利用系统资源

由于Docker工作在进程级别，不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，所以Docker对系统资源的利用率更高。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

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。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

一次创建，多次运行。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(Continuous Integration)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

Docker 确保了执行环境的一致性，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。因此可以很轻易迁移到任意上，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，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。

对比传统虚拟机

和虚拟机比较，容器更加轻量级，它允许在相同的硬件上运行更多数量的组件。主要是因为每个虚拟机需要运行自己的一组系统进程，这就产生了除组件进程消耗以外的额外计算资源损耗。从另一方面说， 一个容器仅仅是运行在宿主机上被隔离的单个进程，仅消耗应用容器消耗的资源，不会有其他进程的开销。
因为虚拟机的额外开销，导致没有足够的资源给每个应用开一个专用的虚拟机，最终会将多个应用程序分组塞进每个虚拟机。当使用容器时，能够让每个应用有一个容器。最终结果就是可以在同一台裸机上运行更多的应用程序。

Docker应用场景

• 应用程序打包和发布
• 应用程序隔离
• 持续集成
• 部署微服务
• 快速搭建测试环境
• 提供PaaS产品（平台即服务）

Docker的基本概念

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，会挂载根文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像（Image），就相当于是一个根文件系统。

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根文件系统，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。

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根文件系统、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。

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。

Docker Registry

Docker Registry 提供了镜像的集中的存储、分发功能。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）；通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。Docker Registry 分为公有服务和私有服务，我们可以搭建一个基于本地的registry

理解容器与镜像

镜像是什么？

• 一个分层存储的文件，不是一个单一的文件
• 一个软件的环境
• 一个镜像可以创建N个容器
• 一种标准化的交付
• 一个不包含Linux内核而又精简的Linux操作系统

镜像：类似于虚拟机镜像，一个只读模板
容器：通过镜像创建的运行实例