什么是Docker容器?(全面了解使用)

dakawang 2023-10-13 发布于北京

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一:为什么需要Docker容器？

1.引入

1.1麻烦的环境部署


1.在软件开发中，最麻烦的事情之一就是环境配置。在正常情况下，如果要保证程序能运行，我们需要设置好操作系统，以及各种库和组件的安装。
2.举例来说，要运行一个Python程序，计算机必须要有 Python 引擎，还需要安装好程序的各种依赖，甚至还要配置特定的环境变量。假设你有两个程序都需要部署在同一个服务器上，一个需要软件是基于Python2.0，一个是Python3.0，那么在部署上就很容易造成混乱。因为不同版本的Python模块可能互不兼容，况且不同开发环境上的库也需要额外的配置。如果要部署很多程序，而开发环境和部署环境各不相同的话，可想而知配置得多么麻烦。
3.为了更好地将软件从一个环境移植到另一个环境上，必须从根源上解决问题，那么如何在移植软件的时候，将一模一样的原始环境迁移过来呢？

1.2虚拟机（Virtual Machine）

虚拟机是移植环境的一种解决方案。虚拟机本质上也是一个软件，在这个软件中，我们可以运行另一种操作系统。比如我们想要在 MacOS 上运行 Linux 系统，我们就在电脑上安装 Linux 镜像，并使用虚拟机打开此镜像，就能创建出一个镜中镜了。这个方案非常方便，想要新环境，就安装镜像，然后使用虚拟机打开，不想要直接删除。但是这个方案有几个缺点：

占用资源多：虚拟机需要安装整个操作系统，自然会消耗大量内存和硬盘空间。如我们只需要运行1MB的软件，有时候也不得不安装几个G的环境才能运行。
运行步骤冗余：虚拟机安装的是完整的系统，每次运行程序都需要按部就班，打开系统、登入用户等等之类麻烦的步骤，很不方便。
运行速度慢：为了运行特定环境中的软件，虚拟机必须先运行系统，而系统占用的资源往往很多（网络，GUI，IO等等），自然也会影响运行速度。

1.3Linux容器（Container）

为了解决虚拟机存在的这些缺点，Linux发展出了另一种虚拟化的技术：Linux容器。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。或者说，就是在正常进程的外面套用了一个保护层。对于容器里面的进程来说，它接触到的各种资源都是虚拟的，从而实现与底层程序的隔离。由于容器是进程级别的，相比虚拟机有更多优势：

占有资源少：容器只占用需要的资源，不占用那些用不到的资源。相比于虚拟机安装完整的操作系统，容器需要消耗的空间自然就少了很多。
资源利用率高：虚拟机都是独享资源，电脑需要为每个虚拟环境单独分配资源，不仅仅占用空间大，而且资源的利用率很低。而容器之间可以共享资源，最大化资源的利用率。
运行速度快：容器里面的应用就是底层系统的一个进程，所以启动容器相当于直接运行本机的一个进程，而不是一个完整并臃肿的操作系统，自然就快很多。

二:Docker是什么？

1.Docker简介


Docker属于Linux容器的一种封装，提供简单易用的容器使用接口，它也是目前最流行的Linux容器解决方案。Docker 将软件代码和其依赖，全打包在一个文件中。运行单个文件，就会生成虚拟容器。在这个虚拟容器中，不管本地的操作系统是如何的不同，此容器都能照常运行。
简而言之，Docker的接口非常简单，可以帮助用户更好地创建和使用容器，让相同的代码在不同的环境上正常运行。

2.Docker的用途

Docker目前主要有以下三个用途：

提供一次性的环境：本地测试别人的软件、持续集成的时候提供单元测试和构建的环境。
提供弹性的云服务：因为Docker容器可以随时启动或关闭，所以非常适合动态规划和缩容。
组建微服务构架：通过多个容器，服务的部署能更加灵活，帮助实现微服务构架。
不需要虚拟硬件和操作系统，轻量级，占用体积小，启动快

3.Docker容器 VS VM

Docker容器和传统VM技术，在技术实现上有所不同。下图显示的是VM与Docker容器的逻辑组成：

VM：使用Hypervisor提供虚拟机的运行平台，管理每个VM中操作系统的运行。每个VM都要有自己的操作系统、应用程序和必要的依赖文件等。
Docker容器：使用Docker引擎进行调度和隔离，提高了资源利用率，在相同硬件能力下可以运行更多的容器实例；每个容器拥有自己的隔离化用户空间。


Server：相当于云服务器
Host OS：为操作系统
Docker Engine：可以认为我们在这个操作系统上安装了一个docker的软件
App A：在Docker组件中运行App A
App B：在Docker组件中运行App B
# 所以docker完全没有操作系统的概念，用的还是宿主机的操作系统，但是它做出了隔离。也实现了虚拟化。

虚拟机与Docker容器对比

三:Docker容器是如何工作的？

1.Docker的三大组成要素：

镜像：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配置参数。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。镜像可以用来创建Docker容器，用户可以使用设备上已有的镜像来安装多个相同的Docker容器。
容器：镜像创建的运行实例，Docker利用容器来运行应用。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。我们可以把容器看做是一个轻量级的Linux运行环境。
镜像仓库：集中存放镜像文件的地方。用户创建完镜像后，可以将其上传到公共仓库或者私有仓库，需要在另一台主机上使用该镜像时，只需要从仓库上下载即可。

Docker容器的运行逻辑如下图所示，Docker使用客户端/服务器 (C/S) 架构模式，Docker守护进程（Docker daemon）作为Server端接收Docker客户端的请求，并负责创建、运行和分发Docker容器。Docker守护进程一般在Docker主机后台运行，用户使用Docker客户端直接跟Docker守护进程进行信息交互。