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Docker概述和原理

2024-01-30 23:43:46阅读 0

一、Docker为什么出现

之前在服务器配置一个应用的运行环境,要安装各种软件,就拿一个基本的工程项目的环境来说吧, Java/Tomcat/MySQL/JDBC驱动包等。安装和配置这些东西有多麻烦就不说了,它还不能跨平台。假如我们是在 Windows 上安装的这些环境,到了 Linux 又得重新装。况且就算不跨操作系统,换另一台同样操作系统的服务器,要移植应用也是非常麻烦的。

传统上认为,软件编码开发/测试结束后,所产出的成果即是程序或是能够编译执行的二进制字节码文件 等(Java为例)。而为了让这些程序可以顺利执行,开发团队也得准备完整的部署文件,让维运团队得 以部署应用程式,开发需要清楚的告诉运维部署团队,用的全部配置文件+所有软件环境。不过,即便如此,仍然常常发生部署失败的状况。

Docker之所以发展如此迅速,也是因为它对此给出了一个标准化的解决方案。 Docker镜像的设计,使得Docker得以打破过去「程序即应用」的观念。通过Docker镜像 ( images ) 将应用程序所需要的系统环境,由下而上打包,达到应用程序跨平台间的无缝接轨运作。


二、docker 理念

Docker的思想来自于集装箱,集装箱解决了什么问题?

在一艘大船上,可以把货物规整的摆放起来。并 且各种各样的货物被集装箱标准化了,集装箱和集装箱之间不会互相影响。那么我就不需要专门运送水 果的船和专门运送化学品的船了。只要这些货物在集装箱里封装的好好的,那我就可以用一艘大船把他们都运走。 docker就是类似的理念。

Docker和容器技术为什么会这么火爆?说白了,就是因为它轻。在容器技术之前,业界的网红是虚拟机。虚拟机技术的代表,是VMWareOpenStack

相信很多人都用过虚拟机。虚拟机,就是在你的操作系统里面,装一个软件,然后通过这个软件,再模拟一台甚至多台“子电脑”出来。在“子电脑”里,你可以和正常电脑一样运行程序,例如开QQ。如果你愿意,你可以变出好几个“子电脑”,里面都开上QQ。“子电脑”和“子电脑”之间,是相互隔离的,互不影响。虚拟机属于虚拟化技术。而Docker这样的容器技术,也是虚拟化技术,属于轻量级的虚拟化。

虚拟机虽然可以隔离出很多“子电脑”,但占用空间更大,启动更慢,虚拟机软件可能还要花钱(例如VMWare)。而容器技术恰好没有这些缺点。它不需要虚拟出整个操作系统,只需要虚拟一个小规模的环境(类似“沙箱”)。它启动时间很快,几秒钟就能完成。而且,它对资源的利用率很高(一台主机可以同时运行几千个Docker容器)。此外,它占的空间很小,虚拟机一般要几GB到几十GB的空间,而容器只需要MB级甚至KB级。正因为如此,容器技术受到了热烈的欢迎和追捧,发展迅速

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“一次封装,到处运行”。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。将应用运行在Docker 容器上面,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。


三、Docker能干嘛

1、之前的虚拟机技术

虚拟机(virtual machine)就是带环境安装的一种解决方案。它可以在一种操作系统里面运行另一种操作系统,比如在Windows 系统里面运行Linux 系统。应用程序对此毫无感知,因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样,而对于底层系统来说,虚拟机就是一个普通文件,不需要了就删掉,对其他部分毫无影响。这类虚拟机完美的运行了另一套系统,能够使应用程序,操作系统和硬件三者之间的逻辑不变。

虚拟机的缺点:资源占用多、冗余步骤多、启动慢

 

2、容器虚拟化技术

由于前面虚拟机存在这些缺点,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。

比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处:
传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后,在其上运行一个完整操作系统,在该系统上再运行所需应用进程;而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核,容器内没有自己的内核,而且也没有进行硬件虚拟。

因此容器要比传统虚拟机更为轻便。每个容器之间互相隔离,每个容器有自己的文件系统 ,容器之间进程不会相互影响,能区分计算资源。


四、开发/运维(DevOps

1、更快速的应用交付和部署:
传统的应用开发完成后,需要提供一堆安装程序和配置说明文档,安装部署后需根据配置文档进行繁杂的配置才能正常运行。Docker化之后只需要交付少量容器镜像文件,在正式生产环境加载镜像并运行即
可,应用安装配置在镜像里已经内置好,大大节省部署配置和测试验证时间。
2、便捷的升级和扩缩容:
随着微服务架构和Docker的发展,大量的应用会通过微服务方式架构,应用的开发构建将变成搭乐高积木一样,每个Docker容器将变成一块“积木”,应用的升级将变得非常容易。当现有的容器不足以支撑业务处理时,可通过镜像运行新的容器进行快速扩容,使应用系统的扩容从原先的天级变成分钟级甚至秒级。
2、更简单的系统运维:
应用容器化运行后,生产环境运行的应用可与开发、测试环境的应用高度一致,容器会将应用程序相关的环境和状态完全封装起来,不会因为底层基础架构和操作系统的不一致性给应用带来影响,产生新的
BUG。当出现程序异常时,也可以通过测试环境的相同容器进行快速定位和修复。
3、更高效的计算资源利用:
Docker是内核级虚拟化,其不像传统的虚拟化技术一样需要额外的Hypervisor [管理程序] 支持,所以在一台物理机上可以运行很多个容器实例,可大大提升物理服务器的CPU和内存的利用率。


五、Docker是怎么工作的

Docker是一个Client-Server结构的系统,Docker守护进程运行在主机上, 然后通过Socket连接从客户端访问,守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器。 容器,是一个运行时环境,就是我们前面说到的集装箱


六、为什么Docker比较 VM 快

1、docker有着比虚拟机更少的抽象层。由亍docker不需要Hypervisor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Guest OS。因此,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。仍而避免引寻、加载操作系统内核返个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Guest OS,返个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,则省略了返个过程,因此新建一个docker容器只需要几秒钟。

 

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