一文让你更懂Docker

在之前的文章中，给大家介绍了如何使用Docker打包前端项目的知识，可能通过一通实操，你已成为一名会使用Docker的程序员。不过老实说，之前的内容还不足以让你懂Docker。因此，今天想来继续做科普，让大家了解Docker到底是个什么东西，以及使用Docker的一些初衷。

它是一种虚拟化技术

简单来说，通过虚拟化的方式，可以将一个物理计算资源（比如CPU、磁盘、网络等）虚拟成多个逻辑计算资源，让多个逻辑计算资源可以在这个物理计算资源上同时运行，并相互独立互不影响，从而提高资源的利用效率。而且通过虚拟化技术，可以做到硬件资源容量的动态扩容，也可以简化软件的重新配置过程，能显著提高工作效率。

Docker所代表的容器技术，它们的目的当然也是如此。

它是容器：一种轻量级的虚拟化技术

轻量级，是相对于传统的虚拟机（Virtual Machine，简称VM）技术来说的。我们来看一张图，以方便了解Docker所使用的容器技术和传统虚拟机技术在运行模型上的差别：

左图代表的是一台运行着虚拟机的宿主计算机，而右图是运行着Docker容器的宿主计算机。

虚拟机和容器的创建与管理工作都是由专门的管理程序来执行，比如虚拟机的话，你一定用过或听过VirtualBox、VMWare Workstation，它们可以用来管理虚拟机镜像、创建和运行虚拟机实例、配置虚拟机可使用的资源等等；而在Docker中，类似这部分的相应工作，是由Docker引擎来完成的。

然后，我们可以观察到：在运行的虚拟机和容器中，除了都包含有应用程序、二进制程序（系统程序、系统工具等）、链接库（动态链接库、静态链接库），一个非常明显的区别就是在运行的虚拟机中包含有操作系统，而容器中却没有。虚拟机正因为带有独立的操作系统，它可以通过这个操作系统内核进行对硬件资源的自主访问，成为一个独立完备的计算机小生态；而Docker容器则不具备这样的功能，它只能通过与宿主机共享操作系统内核来进行硬件资源的访问。但是这也不是Docker的缺点，反而因为不需要携带自己的操作系统，容器变得更小更轻量，创建容器变得非常快速。

题外话：

可能有很多已经用Docker一段时间的朋友会有疑问，那些ubuntu、centos或alpine之类的镜像是啥？难道不是操作系统吗？我们知道Linux有很多的发行版，上面所说这些就是Linux众多发行版中的成员，而一个发行版里面包含的内容：

Linux发行版 = Linux内核 + 系统级软件 + 应用软件 + 默认配置

不同的发行版中包含的操作系统内核其实都是那位Linux大神维护的那个，不同部分只是后面的那三样（系统级软件、应用软件、默认配置）。而在创建Docker镜像的时候，我们使用某个Linux发行版的目的，只是为了使用该发行版中带有的后面那三样东西。在容器运行的时候，它使用的内核都是宿主机操作系统的。

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为什么使用Docker？

一种技术的采用，一定有它适合的场景和优势。容器技术的流行原因，总结下来可能主要归功于以下的这些特性：

一、秒级启动

跟传统虚拟机相比，由于不需要额外启动一个操作系统，容器直接使用已经启动好的宿主机内核，所以启动过程非常的快速，达到秒甚至毫秒级别。可为日常的开发部署工作节约大量时间。

二、资源利用率高

也正因为不需要运行额外的操作系统，使得容器可以更少的占用各项资源，节省出更多的资源去运行更多的应用程序。所以，同样配置的硬件上面通常可以比虚拟机运行更多的应用。

三、环境一致

开发界最著名的问题就是“在我本地是好的呀！”。这个问题其实大多数情况都是由于开发、测试、生产环境中的代码、依赖库和配置等不一致所造成的。使用容器可以很好的解决这个问题，在制作容器镜像的时候所有内容都可以被固定下来，最大程度减少外部依赖，因此在任何机器上运行容器都保持着高度的一致性。

四、方便复用

通过镜像分层技术，可以很容易的定制出可复用度高的基础镜像，然后可以进一步扩展，方便协作和共享。我们可以在公共镜像库中找到大量各种高质量的镜像，有官方团队维护的，也有其他开源团队维护的。使用这些镜像作为我们的基础镜像，可以节省很多工作时间。

五、轻松迁移

由于Docker的环境一致性，使得它可以很容易的运行在各种各样的平台上，只要安装有Docker的机器，就能保证容器能行为一致的运行其上。

三个基本概念：镜像、容器、仓库

要了解Docker的话，就一定要先知道Docker中的这三个最基本的概念。

镜像

说到镜像（Image），就得一起提镜像层（Image Layer）这个概念。其实本质上这两个东西都是一样的，它们都是文件系统，存储着我们的程序和数据文件等等信息。镜像层可以理解为基本的镜像。可以通过组合多个镜像层生成一个新的镜像；也可以将一个镜像作为一个镜像层，成为组合别的镜像的一份子。

一个镜像中的所有镜像层都是只读的。它们互相堆叠在一起，每一层都指向它的父层，通过统一文件系统（UnionFS）技术隐藏多层的存在，成为一个整体的文件系统。

容器

再来说容器（Container）。其实，容器和镜像几乎一模一样，它也是一个文件系统，唯一的区别之处就在于：在所有只读层的最外面增加了一层可读写层，用于向容器内写入数据。

这么看来，容器就相当于往镜像上添加了一个可读写层。其实，这个可读写层也是可以通过某种手段被转换成只读层的（玩过Docker的朋友可能会立马想到 docker commit），这样就可以实现更改容器中的内容后，再将其转换成新的镜像。

到这里，我们终于知道了，容器和镜像一样，都是一个静态的概念，是文件系统。

而容器被运行起来的时候，才会成为一个称作运行态容器的东西，如下图所示：

运行态容器是由静态容器、一个隔离的进程空间、以及运行于其中的程序进程所组成。我们通常用docker run运行起来的其实就是运行态容器，而使用docker stop停止后的容器，就是静态容器。

仓库

最后，就来说下最好理解的仓库（Repository）了。仓库分为本地仓库和远程仓库，是用于存储镜像的地方。我们通常在一台电脑上通过docker build构建镜像后，镜像就被存放在本地仓库中；当我们要转移、分发这些镜像的时候，就需要利用远程镜像仓库，将镜像上传，以便后续其他电脑可以从这些远程仓库中下载到我们的镜像。

总结

本文作了一个关于Docker的最基础的概要介绍，虽然Docker中涉及的内容远非这些可以概括，但却是入门Docker的重要知识。本人在编写此文的时候，也重新认识和领悟了很多新知识，相信对你们也同样有所启发。

后续会继续通过实操的方式分享Docker的使用，谢谢关注。