?背景

隨著云原生、容器化、微服務(wù)、k8s等技術(shù)的發(fā)展，容器Docker也火了一把，同時(shí)也逐漸被軟件開(kāi)發(fā)者在實(shí)踐中進(jìn)行運(yùn)用。個(gè)人在目前接手的項(xiàng)目、參與的項(xiàng)目或技術(shù)交流中，發(fā)現(xiàn)Docker已經(jīng)非常普及。

對(duì)于大多數(shù)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，Docker之所以被廣泛使用，最主要的原因可能就是方便，它提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，極大地提升了部署、發(fā)布、運(yùn)維的效率。因此，如果你的項(xiàng)目中目前還沒(méi)有使用Docker，或者想深入了解一下Docker，這篇文章值得你一讀。

Docker是什么？

在聊Docker是什么之前，我們先來(lái)回顧一下傳統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上線涉及到的難點(diǎn)。一款產(chǎn)品從開(kāi)發(fā)到上線，經(jīng)歷了開(kāi)發(fā)環(huán)境、測(cè)試環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境等不同的操作系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境和應(yīng)用配置等環(huán)境。在項(xiàng)目管理中，還涉及到不同版本以及不同版本之間兼容性等問(wèn)題。

這些問(wèn)題對(duì)開(kāi)發(fā)人員和運(yùn)維人員都是極大的考驗(yàn)，同時(shí)對(duì)各方的協(xié)作也有一定的要求。不然就會(huì)出現(xiàn)”代碼在我這里運(yùn)行的好好的啊“，這種尷尬的局面。而Docker的出現(xiàn)就是提供了一套用來(lái)解決此類問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。

Docker

Docker的口號(hào)是”一次創(chuàng)建或配置，可以在任意地方正常運(yùn)行“。如口號(hào)所說(shuō)，Docker的出現(xiàn)對(duì)于開(kāi)發(fā)和運(yùn)維人員是一大福音，基于Docker可以方便地搞定標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)布流程，再也不用糾結(jié)不同環(huán)境導(dǎo)致的問(wèn)題了。

其實(shí)，Docker的使用可以理解為：軟件是帶環(huán)境安裝的，也就是說(shuō)，安裝的時(shí)候把原始環(huán)境一模一樣的復(fù)制過(guò)來(lái)一份。這樣也就消除了不同機(jī)器運(yùn)行結(jié)果不同的問(wèn)題。

那么，Docker是什么呢？Docker是一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，基于Go語(yǔ)言，并遵從Apache2.0協(xié)議開(kāi)源。它可以讓開(kāi)發(fā)者打包應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)輕量級(jí)、可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的Linux機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。Docker可用于開(kāi)發(fā)應(yīng)用、交付應(yīng)用、運(yùn)行應(yīng)用等場(chǎng)景。

容器是完全使用沙箱機(jī)制，相互之間不會(huì)有任何接口，更重要的是容器性能開(kāi)銷極低。Docker允許用戶將基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用單獨(dú)分割出來(lái)，形成更小的部分容器，從而提高軟件交付速度。

Docker從17.03版本之后分為CE（Community Edition: 社區(qū)版）和EE（Enterprise Edition: 企業(yè)版），通常使用社區(qū)版就可以滿足大多數(shù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

Docker容器與虛擬機(jī)的區(qū)別

Docker容器與虛擬機(jī)很相似，但它們之間又有著很大的區(qū)別。

虛擬機(jī)是通過(guò)軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，會(huì)將實(shí)體機(jī)的部分硬盤和內(nèi)存容量作為虛擬機(jī)的硬盤和內(nèi)存，每個(gè)虛擬機(jī)都有獨(dú)立的硬盤和操作系統(tǒng)，可以像使用實(shí)體機(jī)一樣對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行操作。

虛擬機(jī)會(huì)消耗大量系統(tǒng)資源和開(kāi)銷，尤其是當(dāng)多個(gè)虛擬機(jī)在同一物理服務(wù)器上運(yùn)行時(shí)，每個(gè)虛擬機(jī)都有自己的子操作系統(tǒng)，大量精力以及資源被用于虛擬化的部署和運(yùn)行上。

容器類似于虛擬機(jī)，只是容器不是完整的操作系統(tǒng)，容器通常只包含必要的操作系統(tǒng)包和應(yīng)用程序，這就是它們輕量級(jí)的原因。

Docker與虛擬機(jī)

可以出，傳統(tǒng)的虛擬機(jī)是在宿主機(jī)之上，又添加了一個(gè)新的操作系統(tǒng)，這就導(dǎo)致了虛擬機(jī)的臃腫，不適合遷移。而Docker是直接寄存在宿主機(jī)上，完全就會(huì)避免大部分虛擬機(jī)帶來(lái)的困擾。

Docker是一個(gè)黑盒的進(jìn)程，區(qū)別于傳統(tǒng)的進(jìn)程，Docker可以獨(dú)立出一個(gè)自己的空間，不會(huì)使得在Docker中的行為以及變量溢出到宿主機(jī)上。

容器與虛擬機(jī)的各項(xiàng)區(qū)別：

容器與虛擬機(jī)的區(qū)別

Docker能做什么？

那么，當(dāng)在開(kāi)發(fā)中使用了Docker能為我們帶來(lái)哪些便利呢？先來(lái)看一張圖。

Docker使用前后對(duì)比

在沒(méi)有使用Docker時(shí)，我們開(kāi)發(fā)完畢一個(gè)項(xiàng)目，需要打成war包或jar包。然后，在服務(wù)器上進(jìn)行各種環(huán)境的安裝、配置以及應(yīng)用程序維護(hù)，比如：JDK、Tomcat、數(shù)據(jù)庫(kù)等。

而且，上述的配置在開(kāi)發(fā)環(huán)境、測(cè)試服務(wù)器、生產(chǎn)服務(wù)器（通常會(huì)有很多個(gè)），都需要進(jìn)行一遍同樣的操作，工作量相當(dāng)繁重。在使用了Docker之后，我們可以自己創(chuàng)建一個(gè)空的鏡像從頭構(gòu)建，也可以使用公共倉(cāng)庫(kù)中已經(jīng)構(gòu)建好的鏡像，直接使用。當(dāng)需要在不同環(huán)境中進(jìn)行部署時(shí)，直接使用構(gòu)建好的鏡像即可，一次構(gòu)建，多環(huán)境多次使用，方便快捷。

Docker的6大優(yōu)勢(shì)

對(duì)比傳統(tǒng)的運(yùn)維發(fā)布方式，Docker有以下6大優(yōu)勢(shì)：

1.更高效地利用系統(tǒng)資源：Docker對(duì)系統(tǒng)資源的利用率更高。因?yàn)槿萜鞑挥糜布摂M以及運(yùn)行完整操作系統(tǒng)等額外開(kāi)銷，無(wú)論是應(yīng)用執(zhí)行速度、內(nèi)存損耗或者文件的存儲(chǔ)速度，都要比傳統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)更高效。因此，相比虛擬機(jī)技術(shù)，相同配置的主機(jī)，往往可以運(yùn)行更多數(shù)量的應(yīng)用。

2.更快的啟動(dòng)時(shí)間：”傳統(tǒng)的虛擬機(jī)技術(shù)啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù)往往是分鐘級(jí)別的，而Docker由于直接運(yùn)行于宿主內(nèi)核，無(wú)需啟動(dòng)完整的操作系統(tǒng)，因此可以做到秒級(jí)、甚至毫秒級(jí)的啟動(dòng)時(shí)間，大大的節(jié)約了開(kāi)發(fā)、測(cè)試、部署的時(shí)間。

3.一致的運(yùn)行環(huán)境開(kāi)發(fā)中常見(jiàn)的問(wèn)題是環(huán)境一致性問(wèn)題，由于開(kāi)發(fā)測(cè)試生產(chǎn)環(huán)境的不一致，導(dǎo)致有些bug沒(méi)能在開(kāi)發(fā)過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)，而Docker的鏡像提供了除內(nèi)核外完整的運(yùn)行時(shí)環(huán)境，確保了應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境一致性，從而不會(huì)再出現(xiàn)“代碼在我機(jī)器上能跑，這不怪我啊”這類問(wèn)題。

4、持續(xù)交付和部署對(duì)開(kāi)發(fā)和運(yùn)維（DevOps）來(lái)說(shuō)，最希望的就是一次創(chuàng)建或配置，可以在任意地方正常運(yùn)行，使用Docker可以通過(guò)定制應(yīng)用鏡像來(lái)實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)交付、部署。這一部分的實(shí)踐可參考《為了實(shí)現(xiàn)CI/CD，先來(lái)定制一個(gè)Docker鏡像【實(shí)戰(zhàn)精華篇】》這篇文章。

5、更輕松遷移Docker確保了執(zhí)行環(huán)境的一致性，使得應(yīng)用的遷移更加容易，Docker可以在很多平臺(tái)上運(yùn)行，無(wú)論是物理機(jī)、虛擬機(jī)、公有云、私有云，甚至是筆記本，其運(yùn)行結(jié)果是一致的。因此用戶不用擔(dān)心運(yùn)行環(huán)境的變化導(dǎo)致應(yīng)用無(wú)法正常運(yùn)行的情況。

6、更輕松的維護(hù)和拓展：”Docker使用的分層存儲(chǔ)以及鏡像的技術(shù)，使得應(yīng)用重復(fù)部分的復(fù)用更為容易，也使得應(yīng)用的維護(hù)更新更加簡(jiǎn)單，基于基礎(chǔ)鏡像進(jìn)一步擴(kuò)展鏡像也變得十分簡(jiǎn)單。此外，Docker團(tuán)隊(duì)同各個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一起維護(hù)了一大批高質(zhì)量的官網(wǎng)鏡像，既可以直接在生產(chǎn)環(huán)境使用，又可以作為基礎(chǔ)進(jìn)一步定制，大大的降低了應(yīng)用服務(wù)的鏡像制作成本。

Docker的基礎(chǔ)概念

在使用Docker時(shí)，我們要掌握Docker中的一些核心組件及概念。

來(lái)看一張Docker的架構(gòu)圖：

Docker架構(gòu)圖

Docker的基本組成是由鏡像（image）、容器（container）、倉(cāng)庫(kù)（repository）構(gòu)成。

鏡像（image）

Docker鏡像就是一個(gè)只讀的模板，是文件與meta data的集合。鏡像是基于分層的實(shí)現(xiàn)的，每一層都可以添加刪除文件，從而形成新的鏡像。

鏡像可以理解為是一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，每一個(gè)鏡像都會(huì)依賴于另一個(gè)鏡像，這個(gè)依賴關(guān)系體現(xiàn)在Docker鏡像制作的Dockerfile中的FROM指令上的。需要注意的是：如果是樹(shù)的根，那么就需要"FROM scratch"。

鏡像可以用來(lái)創(chuàng)建Docker容器，一個(gè)鏡像可以創(chuàng)建多個(gè)容器。

容器（container）

Docker利用容器獨(dú)立運(yùn)行的一個(gè)或一組應(yīng)用。容器是用鏡像創(chuàng)建的運(yùn)行實(shí)例，是在image的最后一層上面再添加一層。容器的定義和鏡像幾乎一模一樣，也是一堆層的統(tǒng)一視角，唯一區(qū)別在于容器的最上面那一層是可讀可寫的。

容器與鏡像相對(duì)比：鏡像負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和分發(fā)，容器負(fù)責(zé)運(yùn)行，它們之間的關(guān)系可以類比Java中類和實(shí)例的關(guān)系。

容器可以被啟動(dòng)、開(kāi)始、停止、刪除。每個(gè)容器都是相互隔離的、保證安全的平臺(tái)?？梢园讶萜骺醋鍪且粋€(gè)簡(jiǎn)易版的Linux環(huán)境和運(yùn)行在其中的應(yīng)用程序。

倉(cāng)庫(kù)（repository）

倉(cāng)庫(kù)是集中存放鏡像文件的場(chǎng)所，它有點(diǎn)類似于Maven/Git的倉(cāng)庫(kù)，當(dāng)我們需要鏡像文件時(shí)，可以從遠(yuǎn)程倉(cāng)庫(kù)中拉取。

倉(cāng)庫(kù)和倉(cāng)庫(kù)注冊(cè)服務(wù)器（Registry）是有區(qū)別的。倉(cāng)庫(kù)注冊(cè)服務(wù)器上存放著多個(gè)倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)中又包含了多個(gè)鏡像，每個(gè)鏡像有不同的標(biāo)簽（tag）。

倉(cāng)庫(kù)分為公開(kāi)倉(cāng)庫(kù)（Public）和私有倉(cāng)庫(kù)（Private）兩種形式。目前最大的公開(kāi)倉(cāng)庫(kù)是Docker Hub。

小結(jié)

通過(guò)本篇給大家講解了Docker的基本使用場(chǎng)景、相關(guān)概念、Docker能為我們帶來(lái)什么、Docker的優(yōu)勢(shì)等，想必大家通過(guò)本篇文章已經(jīng)能夠從整體上了解了Docker的概況。