Docker简介及由来（一）

　　刚开始学习Docker的时候，其实这个概念突然冒出来，很突兀，也不知道是什么意思，新技术也不知道什么原理，一上来就开始看视频学习，怎么搭建，怎么使用，到最后时间久了又忘记了，在与公司项目上就开始脱节了，只是学习了纯理论的知识，但是并不能很好的用在实际项目中。

　　由于公司内部初步有个想法，想用Docker+K8S迁移测试环境，为了做一个尝试，系统的再次回来学习一下Docker的一些底层原理，到底Docker是什么？逻辑框架是什么？进程模型是什么？技术架构什么等一连串的问题，值得去深入了解一下。

1.前提知识

　　1.1 linux相关的基础知识，并熟悉命令行、文件编辑、软件包安装、服务管理、基本的网络知识。

　　1.2 git相关的知识

2.Docker与虚拟机区别

管理程序虚拟化：通过中间层将一台或多台独立的机器虚拟运行于物理硬件之上。

容器：直接运行在操作系统内核之上的用户空间。

容器虚拟化被称为：操作系统级虚拟化，容器技术可以让多个独立的用户空间运行在同一台宿主机上。

容器引入新技术：OpenVZ、Solaris Zones、Linux容器（lxc）,通过这些技术加持，容器不仅仅是单纯的运行环境，更像是一个完整的宿主机。

传统的VM解决的是资源配置的问题，Docker解决的是应用开发、测试、部署的问题。

3.Docker简介 

　　进程：程序的运行过程。正在进行的一个过程或一个任务，而负责执行任务的则是CPU。

　　程序：一堆代码。   

3.1 Docker的渊源

　　Docker发展如此迅速，是因为它给出了一个标准化的解决方案。比如一个场景：环境配置，换一台机器，就要重来一次，费力费时。

　　现在Docker能解决的问题就是：安装的时候，把原始环境一模一样地复制过来。

　　Docker在虚拟化的容器执行环境中增加了一个应用程序部署引擎。应用程序部署引擎目标：提供一个轻量、快速的环境，能够运行开发者的程序，并方便高效地将程序从开发者的笔记本部署到测试环境，然后在部署到生产环境。简单说，Docker是一个开源的应用容器引擎，可以利用Docker打包自己的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上，也可以实现虚拟化。

3.2Docker是什么

　　Docker是一个能够把开发的应用程序自动部署到容器的开源引擎。Docker是用go语言开发的，基于Linux内核的CGroup、Namespace,以及AUFS类的UnionFS技术，是对进程进行封装隔离的轻量级容器虚拟技术之一。Docker引擎：用来运行和管理容器的核心软件，代指docker或docker平台，采用模块化设计原则，其组件是可替换的。

Docker引擎由如下主要的组件构成：Docker客户端、Docker守护进程、containerd、runc。起初由2个核心组件构成：LXC和Docker daemon。

1. Docker 守护进程（Docker daemon）：单一的二进制文件，包含诸如Docker客户端、Docker API、容器运行时、镜像构建等。
2. LXC：提供了诸如命名空间（Namespace）和控件组（CGroup）等基础工具的操作能力，他们是基于Linux内核的容器虚拟化技术。

 　　Docker通过容器虚拟化、共享内核，能够把应用需要的运行环境、缓存环境、数据库环境等封装起来，以最简单的方式支持应用运行，轻装上阵，性能更佳。 

简单来说，Docker到底是什么呢？Docker=LXC+AUFS。LXC负责资源管理，AUFS负责镜像管理。LXC包括CGroup(控制组)、Namespace(命名空间)、chroot等组件，并通过CGroup进行资源管理。

Docker架构：

Docker总体逻辑与详细架构：

3.3 Docker目标

1. 提供一个简单、轻量的建模方式
2. 职责的逻辑分离
3. 快速、高效的开发生命周期
4. 鼓励使用面向服务的架构

3.4 Docker核心组件

1. Docker客户端和服务器
2. Docker镜像
3. Docker容器
4. Registry

3.4.1 Docker客户端和服务器

Docker是一个客户-服务器（C/S）架构的程序。

3.4.2 Docker镜像

镜像是构建Docker的基石。用户基于镜像来运行自己的容器。镜像是基于联合（Union）文件系统的一种层式的结构，由一系列指令一步一步构建出来的。也可以把镜像理解为源代码，镜像体积很小，非常便携，易于分享、存储和更新。

例如：

1. 添加一个文件
2. 执行一个命令
3. 打开一个端口

如何使用已有的镜像，如何构建自己的镜像？

3.4.3 Registry

Docker用Registry来保存用户构建的镜像。Registry分为公共和私有2种。

3.4.4 容器

Docker可以帮你构建和部署容器，我们要做的就是把自己的应用程序或服务打包放进容器。镜像是Docker生命周期中的构建或打包阶段，而容器则是启动或执行阶段。

Docker容器就是：

1. 一个镜像格式
2. 一系列标准的操作
3. 一个执行环境

通俗讲，Docker借鉴了集装箱的概念，标准集装箱运输货物，Docker运输软件。每个容器都包含一个软件镜像，即容器的货物。容器里的软件镜像可以进行一些操作，例如：镜像可以被创建、启动、关闭、重启以及销毁。和集装箱一样，Docker在执行上述操作时，不关心容器中到底塞了什么，所有容器都按照相同的方式将内容装载进去。

使用Docker，我们可以快速构建一个应用程序服务器、一个消息总线、一套实用工具、一个持续集成（CI）测试环境或者任意一种应用程序、服务或工具。

3.5 我们能用Docker做什么

可以分2个视角去看：运维视角、开发视角。

1. 运维视角：下载镜像、运行新的容器、登录新容器、在容器内运行命令，以及销毁容器。
2. 开发视角：更多关注与应用相关的内容。从GitHub中拉取一些应用代码，解释其中的dockerfile,将应用容器化，并在容器中运行他们。

作为一种新兴的虚拟化方式，Docker跟传统的虚拟化方式相比具有众多的优势。

　　1 更高效的利用系统资源

　　2 更快速的启动时间

　　3 一致的运行环境

　　4 持续交付和部署

　　5 更轻松的迁移

　　6 更轻松的维护和扩展

我们能用Docker做什么？

1. 加速本地开发和构建流程，使其更加高效、更加量化。本地开发人员可以构建、运行并分享Docker容器。容器可以在开发后环境中构建，然后轻松地提交到测试环境中，并最终进入生产环境。
2. 能够让独立服务或应用程序在不同的环境中，得到相同的运行结果。
3. 用Docker创建隔离的环境来进行面试。例如，用Jenkins CI这样的持续集成环境启动一个用于测试的容器。
4. Docker可以让开发者先在本机上构建一个复杂的程序架构来进行测试，而不是一开始就在生成环境部署、测试。
5. 构建一个多用户的平台即服务（PaaS）基础措施。
6. 为开发、测试提供一个轻量级的独立沙盒环境，或者将独立的沙盒环境用于技术教学。
7. 提供软件即服务（SaaS）应用程序，如Memcached即服务。
8. 高性能、超大规模的宿主机部署。

3.6 Docker技术组件

Docker可以运行于任何安装了现代Linux内核的X64主机上。Docker主要包括以下几个部分：

一个原生的Linux容器格式，Docker中成为libcontainer,或者很流行的容器平台lxc.目前lxc是Docker的默认格式。

linux内核的命名空间（namespace）,用于隔离文件系统、进程和网络。

1. 文件系统隔离：每个容器都有自己的root文件系统。
2. 进程隔离：每个容器都运行在自己的进程环境中。
3. 网络隔离：容器间的虚拟网络接口和IP地址都是分开的。
4. 资源隔离和分组：使用cgroup将CPU和内存之类的资源独立分配给每个Docker容器。
5. 写时复制：文件系统都是通过写时复制创建的，这就意味着文件系统是分层的、快速的，而且占用的磁盘空间更小。
6. 日志：容器产生的STDOUT、STDERR和STDIN这些IO流都会被收集并计入日志，用来进行日志分析和故障排错。
7. 交互式shell:用户可以创建一个伪try终端，将其连接到STDIN，为容器提供一个交互式shell。

4.Docker架构与生态

　　在学习Docker的时候，首先要通过全局去思考，到底这是一个什么东西，他有什么样的架构。比如Docker的技术架构、进程模型、容器本质、运行模型、逻辑架构、单机网络架构、集群网络架构、安全架构。当从深入的角度去切入Docker的各种底层实现，能让我们对这个技术有更深刻的理解和使用。

4.1 Docker技术架构

 

4.2 Docker逻辑架构

 

4.3 Docker网络架构

 

4.4 Docker安全架构

 

4.5 Docker与DevOps

                                            

 

5.Docker基本概念详解（三要素）

Docker主要包含3要素：镜像（image）、容器(container)、仓库(repository)。

Docker一句话：解决了运行环境和配置问题软件容器，方便做持续集成并有助于整体发布的容器虚拟化技术。

docker主要包含三要素：镜像、容器、仓库。

　　镜像:docker镜像≈root文件系统，比如官方镜像ubuntu:16.04。Docker镜像理解为一个包含了OS文件系统和应用的对象会很有帮助。

　　　 　docker镜像是一个特殊的文件系统，架构是分层存储。镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。镜像是静态的定义,实际上等价于未运行的容器。

　　容器:容器的实质是进程，架构是分层存储，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。

　　　　 容器可以拥有自己的root文件系统、自己的网络A配置、自己的进程空间，甚至自己的用户ID空间。

　　　  镜像和容器的关系就是类和实例一样。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。

　　仓库(repository)：集中存储、分发镜像的服务,集中存放镜像文件的场所。

　　5.1 仓库(repository)和仓库注册服务器（registry）区别

　　　　一个docker registry中可以包含个仓库（repository），每个仓库包含多个标签，一个标签对应一个镜像。

　　　  仓库分为公开仓库和私有仓库：

 　　　 最大的公开仓库是Docker hub（https://hub.docker.com/）

　　　  国内的公开仓库包括阿里云、网易云

　　5.2  镜像与容器的区别

　　　　Docker镜像（对象）就是一个只读的模板，可以用来创建Docker容器（类）。一个镜像可以创建很多容器。

　　　　镜像 = 类；