Docker-原理解析
容器！
Linux容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程，从另一个镜像运行，并由该镜像提供支持进程所需的全部文件。容器提供的镜像包含了应用的所有依赖项，因而在从开发到测试再到生产的整个过程中，它都具有可移植性和一致性。
虚拟化和容器的区别
虚拟化使得许多操作系统可同时在单个系统上运行。
容器则可共享同一个操作系统内核，将应用进程与系统其他部分隔离开
首先，让多个操作系统在单个虚拟机监控程序上运行以实现虚拟化，并不能达成和使用容器同等的轻量级效果。事实上，在仅拥有容量有限的有限资源时，您需要能够可以进行密集部署的轻量级应用。Linux 容器可从单个操作系统运行，在所有容器中共享该操作系统，因此应用和服务能够保持轻量级，并行快速运行。
比较
Docker!
Docker 是一个开源的应用容器引擎，可以轻松的为任何应用创建一个轻量级的、可移植的、自给自足的容器。开发者在本地编译测试通过的容器可以批量地在生产环境中部署，包括VMs（虚拟机）、bare metal、OpenStack 集群和其他的基础应用平台。Docker平台就是一个软件集装箱化平台，这就意味着我们自己可以构建应用程序，将其依赖关系一起打包到一个容器中，然后这容器就很容易运送到其他的机器上进行运行，而且非常易于装载、复制、移除，非常适合软件弹性架构。
Docker 基本概念
镜像——特殊的文件系统
操作系统分为内核和用户空间。对于 Linux 而言，内核启动后，会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。
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一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。
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。
Docker 设计时，就充分利用 Union FS 的技术，将其设计为分层存储的架构。 镜像实际是由多层文件系统联合组成。
镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。
比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。
在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。
因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。
分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。
补充知识，
UnionFS 联合文件系统（Union File System）：2004年由纽约州立大学石溪分校开发，它可以把多个目录(也叫分支)内容联合挂载到同一个目录下，而目录的物理位置是分开的。
UnionFS允许只读和可读写目录并存，就是说可同时删除和增加内容。UnionFS应用的地方很多，比如在多个磁盘分区上合并不同文件系统的主目录，或把几张CD光盘合并成
一个统一的光盘目录(归档)。另外，具有写时复制(copy-on-write)功能UnionFS可以把只读和可读写文件系统合并在一起，虚拟上允许只读文件系统的修改可以保存到可
写文件系统当中。
容器：镜像运行的实例
镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。
容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等 。
容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。
容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。
按照 Docker 最佳实践的要求，容器不应该向其存储层内写入任何数据 ，容器存储层要保持无状态化。
所有的文件写入操作，都应该使用数据卷（Volume）、或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。
数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此， 使用数据卷后，容器可以随意删除、重新 run，数据却不会丢失。
仓库：集中存放镜像文件的地方
镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主上运行，但是， 如果需要在其他服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务 一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。 通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本 。 我们可以通过<仓库名>:<标签>的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。
命名空间「Namespaces」
pid namespace
pid namespace 不同用户的进程就是通过 pid namespace 隔离开的，且不同 namespace 中可以有相同 PID。具有以下特征: 每个 namespace 中的 pid 是有自己的 pid=1 的进程(类似 /sbin/init 进程) 每个 namespace 中的进程只能影响自己的同一个 namespace 或子 namespace 中的进程 因为 /proc 包含正在运行的进程，因此在 container 中的 pseudo-filesystem 的 /proc 目录只能看到自己 namespace 中的进程 因为 namespace 允许嵌套，父 namespace 可以影响子 namespace 的进程，所以子 namespace 的进程可以在父 namespace 中看到，但是具有不同的 pid
mnt namespace
将一个进程放到一个特定的目录执行。mnt namespace 允许不同 namespace 的进程看到的文件结构不同，这样每个 namespace 中的进程所看到的文件目录就被隔离开了。
同 chroot 不同，每个 namespace 中的 container 在 /proc/mounts 的信息只包含所在 namespace 的 mount point。
net namespace
网络隔离是通过 net namespace 实现的， 每个 net namespace 有独立的 network devices, IP addresses, IP routing tables, /proc/net 目录。
这样每个 container 的网络就能隔离开来。 docker 默认采用 veth 的方式将 container 中的虚拟网卡同 host 上的一个 docker bridge 连接在一起。
uts namespace
UTS ("UNIX Time-sharing System") namespace 允许每个 container 拥有独立的 hostname 和 domain name, 使其在网络上可以被视作一个独立的节点
而非 Host 上的一个进程。
ipc namespace
container 中进程交互还是采用 Linux 常见的进程间交互方法 (interprocess communication - IPC), 包括常见的信号量、消息队列和共享内存。
然而同 VM 不同，container 的进程间交互实际上还是 host 上具有相同 pid namespace 中的进程间交互，因此需要在IPC资源申请时加入 namespace
信息 - 每个 IPC 资源有一个唯一的 32bit ID。
user namespace
每个 container 可以有不同的 user 和 group id, 也就是说可以以 container 内部的用户在 container 内部执行程序而非 Host 上的用户。
有了以上 6 种 namespace 从进程、网络、IPC、文件系统、UTS 和用户角度的隔离，一个 container 就可以对外展现出一个独立计算机的能力，并且不同 container 从 OS 层面实现了隔离。
然而不同 namespace 之间资源还是相互竞争的，仍然需要类似 ulimit 来管理每个 container 所能使用的资源 - cgroup。
资源配额「cgroups」
cgroups 实现了对资源的配额和度量。 cgroups 的使用非常简单，提供类似文件的接口，在 /cgroup 目录下新建一个文件夹即可新建一个 group，
在此文件夹中新建 task 文件，并将 pid 写入该文件，即可实现对该进程的资源控制。具体的资源配置选项可以在该文件夹中新建子 subsystem ，
{子系统前缀}.{资源项} 是典型的配置方法， 如 memory.usageinbytes 就定义了该 group 在 subsystem memory 中的一个内存限制选项。
另外，cgroups 中的 subsystem 可以随意组合，一个 subsystem 可以在不同的 group 中，也可以一个 group 包含多个 subsystem -
也就是说一个 subsystem。
Docker实际应用
简化配置！
容器镜像打包完成后，它就是个独立的个体了，丢到哪里都能跑，而无需针对各个平台去独立配置。
代码流水线（code pipeline）管理
代码从开发者的机器到最终在生产环境上的部署，需要经过很多的中间环境。而每一个中间环境都有自己微小的差别，Docker给应用提供了一个从开发到上线均一致的环境，让代码的流水线变得简单
提高开发效率
一般的情况下搭建多个生成服务应用。一台一般配置服务器或开发机也能轻松的跑起多个Docker应用，而无需额外增加机器配置。因为Docker有个非常NB的特性，拥有虚拟化的特性
而几乎没有额外的开销。
隔离应用
一台服务器上运行多个不同的应用，经常需要考虑三点，一是因为要降低成本而进行服务器整合，二是将一个整体式的应用拆分成松耦合的单个服务（比如微服务架构）
三是还需要考虑应用之间的兼容性。而对于Docker来说，支持起来就非常简单了。同一台机器，我可以同时运行N个Docker web应用，托管到不同的Web服务器（Kestrel、Ngnix、Tomcat）
整合服务器
ocker隔离应用的能力使得Docker可以整合多个服务器以降低成本。由于没有多个操作系统的内存占用，以及能在多个实例之间共享没有使用的内存，Docker可以比虚拟机提供更好的服务器整合解决方案。
