第一章 初识Docker与容器

1、Docker定义

Docker是基于Go语言实现的开源容器项目。诞生于2013年初，由dotCloud公司（后改名为 Docker Inc）发起。

Docker的构想是要实现“Build，Ship and Run Any App，Anywhere”，通过对应用的封装Packaging、分发 Distribution、部署 Deployment、运行 Runtime 生命周期进行管理，以达到应用组件级别的“一次封装，到处运行”。

Docker首次为应用的开发、运行和部署提供了“一站式”的实用解决方案。

Linux容器（Linux Containers，LXC）技术有效地将单个操作系统管理的资源划分到孤立的组中，以更好地在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求。与虚拟化相比，这样既不需要指令级模拟，也不需要即时编译。容器可以在核心CPU本地运行指令，而不需要任何专门的解释机制。

在LXC之前，早期的容器技术由于各种原因没有被很好的集成到主流的Linux内核中，使用起来并不方便。例如，如果用户想使用OpenVZ技术，需要先手动给操作系统打上特定的内核补丁方可使用，且不同版本并不一致。

LXC借鉴了前人成熟的容器设计理念，并基于一系列新引入的内核特性，实现了更具扩展性的虚拟化容器方案，并被集成到主流Linux内核中，成为Linux系统轻量级容器技术的事实标准。

在LXC的基础上，Docker进一步优化了容器的使用体验：1）提供了各种容器管理工具（分发、版本、移植等），让用户无需关注底层操作，更加简单地管理和使用容器；2）通过引入分层文件系统构建和高效的镜像机制，降低了迁移难度。

用户操作Docker容器就像操作应用本身一样简单。

早期的Docker代码实现是直接基于LXC的，后来随着版本更新，已替换掉了LXC的实现。

简单地讲，Docker容器可以理解为一种轻量级的沙盒（sandbox）。每个容器内运行着一个应用，不同的容器相互隔离，容器之间可以通过网络互相通信。

容器的创建和停止十分迅速，几乎跟创建和停止原生应用一致。很多时候，直接把容器当作应用本身也没有任何问题。

2、Docker的作用

在云时代，开发者创建的应用必须要能很方便的在网络上传播，即应用必须脱离底层物理硬件的限制；同时必须是“任何时间任何地点”可获取的。而这正是Docker所能提供的最大优势。

例如，常见的LAMP（Linux+Apache+MySQL+PHP）组合构建网站，一旦需要服务器迁移，往往需要对每个应用都进行重新部署和调试。因为这些应用都直接运行在底层操作系统上，无法保证同一个应用在不同的环境中行为一致。

Docker通过容器来打包应用、解耦应用和运行平台。迁移时，只需在新的服务器上启动需要的容器即可。

Docker具有以下几个方面的优势：

• 更快速的交付和部署。开发完成后，测试和运维人员可以直接使用完全相同的环境来部署代码。
• 更高效的资源利用。运行Docker不需要额外的虚拟化管理程序的支持，Docker是内核级的虚拟化，可以实现更高的性能，同时对资源的额外需求很低。
• 更轻松的迁移和扩展。Docker容器几乎可以在任意的平台上运行。
• 更简单的更新管理。使用Dockerfile，只需要小小的配置修改，就可以代替以往大量的更新操作。所有修改都以增量的方式被分发和更新，以实现自动化并且高效的容器管理。

与传统虚拟机相比，Docker具有以下优势：

• Docker容器很快，启动和停止可以秒级实现，比传统虚拟机方式的数分钟要快得多。
• Docker容器对系统资源需求很少，一台主机上可以同时运行数千个Docker容器。
• Docker通过类似Git操作来方便用户获取、分发和更新应用镜像，存储复用，增量更新。
• Docker通过Dockerfile支持灵活的自动化创建和部署机制，以提高工作效率，并标准化流程。

3、Docker与虚拟化

虚拟化是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割障碍，使用户可以用比原本的组态更好的方式来应用这些资源。

虚拟化的核心是是对资源的抽象，目标往往是为了在同一个主机上运行多个系统或应用，从而提高系统资源的利用率，并且带来降低成本、方便管理和容错容灾等好处。

从大类上分，虚拟化技术可分为基于硬件的虚拟化和基于软件的虚拟化，基于硬件的虚拟化技术不多见，也不是Docker技术所要讨论的范畴。基于软件的虚拟化技术可细分为以下几个分类。

Docker以及其他容器技术都属于操作系统虚拟化这个范畴，不需要额外的supervisor支持。Docker虚拟化方式之所以有众多的优势，跟操作系统虚拟化技术自身的设计和实现是分不开的。

传统虚拟化方式是在硬件层面实现虚拟化，需要有额外的虚拟机管理应用和虚拟机操作系统层。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，因此更加轻量级。

4、总结

本章介绍了虚拟化的基本概念、Docker的诞生历史，以及容器在云时代应用分发场景下的巨大优势。