Docker系列（一）：Docker介紹-創(chuàng)新互聯(lián)

Docker的定義：

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    Docker 是一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，讓開(kāi)發(fā)者可以打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)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。容器是完全使用沙箱機(jī)制，相互之間不會(huì)有任何接口。    --摘自《百度百科》

    實(shí)際上，雖然介紹docker的書(shū)籍有很多，但鮮有給docker一個(gè)明確的定義，因?yàn)樗茈y概括成一個(gè)概念，而應(yīng)該更多的被闡述它的特性和技術(shù)范疇。綜合一些網(wǎng)上的觀點(diǎn)，Docker就是虛擬化的一種輕量級(jí)替代技術(shù)。這種技術(shù)不依賴任何語(yǔ)言、框架或系統(tǒng)，可以將App變成一種標(biāo)準(zhǔn)化的、可移植的、自管理的組件，并脫離服務(wù)器硬件在任何主流系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行。

    簡(jiǎn)單的說(shuō)就是，在 Linux 系統(tǒng)上迅速創(chuàng)建一個(gè)容器（類似虛擬機(jī)）并在容器上部署和運(yùn)行應(yīng)用程序，并通過(guò)配置文件可以輕松實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的自動(dòng)化安裝、部署和升級(jí)，非常方便。因?yàn)槭褂昧巳萜鳎钥梢院芊奖愕陌焉a(chǎn)環(huán)境和開(kāi)發(fā)環(huán)境分開(kāi)，互不影響，這是 docker 最普遍的一個(gè)玩法

Docker核心技術(shù)：

    Namespace是一種Linux內(nèi)核技術(shù)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的隔離。資源，就是進(jìn)程運(yùn)行期間所看到的、使用的、依賴的周邊環(huán)境，資源有不同的種類，最典型的就是文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、進(jìn)程PID、IPC資源等等。

    Namespaces命名空間：

        PID  進(jìn)程隔離

        NET  管理網(wǎng)絡(luò)接口

        IPC  管理跨進(jìn)程通信的訪問(wèn) InterProcess Communication

        MNT 管理掛載點(diǎn)

        UTS  隔離內(nèi)核和版本標(biāo)識(shí) Unix Timesharing System

    對(duì)于用戶態(tài)進(jìn)程，通過(guò)Linux提供的系統(tǒng)調(diào)用來(lái)使用Namespace，這些系統(tǒng)調(diào)用包括：

        clone()   創(chuàng)建進(jìn)程的時(shí)候，將其限制在某個(gè)Namespace中

        unshare() 使一個(gè)進(jìn)程脫離某個(gè)Namespace

        setns()    使一個(gè)進(jìn)程加入到某個(gè)Namespace

     CGroup最早叫做Process Container，由Google工程師在2006年提出，后在2007年更名為Control Groups，并被整合進(jìn)Linux 2.6.24版內(nèi)核。它用來(lái)對(duì)一組進(jìn)程進(jìn)行資源控制，包括如下功能：

     資源限制（Resource Limitation）:對(duì)進(jìn)程組使用的資源總額進(jìn)行限制

     優(yōu)先級(jí)控制（Prioritization）:通過(guò)為進(jìn)程組分配CPU時(shí)間片數(shù)量從而控制了進(jìn)程運(yùn)行的優(yōu)先級(jí)

     資源統(tǒng)計(jì)（Accounting）：統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的資源使用量，如CPU使用時(shí)長(zhǎng)、內(nèi)存用量等等

     進(jìn)程控制（Control）：對(duì)進(jìn)程組執(zhí)行掛起、恢復(fù)等操作

     CGroup包括如下概念：

        任務(wù)（Task）：一個(gè)Task就是Linux系統(tǒng)中的一個(gè)進(jìn)程

        控制組（Control Group）:資源控制的最小單位；資源限制、優(yōu)先級(jí)控制等等都定義在控制組上。一個(gè)任務(wù)可以加入某個(gè)控制組，也可以從一個(gè)控制組遷移到其他控制組。

        層級(jí)（Hierarchy）:多個(gè)控制組形成樹(shù)狀的層次結(jié)構(gòu)，叫做層級(jí)。

        子系統(tǒng)（Subsystem）：一個(gè)子系統(tǒng)就是一種類型的資源控制器。子系統(tǒng)必須附加到一個(gè)層級(jí)上才能起作用。

            cpu：控制task對(duì)cpu的使用

            cpuacct：生成task對(duì)cpu資源使用情況的報(bào)告

            cpuset：為task分配獨(dú)立的cpu

            blkio：為塊設(shè)備設(shè)定輸入/輸出限制

            devices：開(kāi)啟或關(guān)閉task對(duì)設(shè)備的訪問(wèn)

            freezer：掛起或恢復(fù)task

            memory:設(shè)定task對(duì)內(nèi)存使用量的限定，并且自動(dòng)生成這些task對(duì)內(nèi)存資源使用情況的報(bào)告

            perfevent：使得task可以進(jìn)行統(tǒng)一的性能測(cè)試

            net_cls：通過(guò)使用等級(jí)識(shí)別符(classid)標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，從而允許Linux流量控制程序識(shí)別從具體cgroup中生成的數(shù)據(jù)包。

     AuFS是一個(gè)能透明覆蓋一或多個(gè)現(xiàn)有文件系統(tǒng)的層狀文件系統(tǒng)。 支持將不同目錄掛載到同一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)下，可以把不同的目錄聯(lián)合在一起，組成一個(gè)單一的目錄。這種是一種虛擬的文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)不用格式化，直接掛載即可。

     Docker一直在用AuFS作為容器的文件系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要修改一個(gè)文件時(shí)， AuFS創(chuàng)建該文件的一個(gè)副本。AuFS可以把多層合并成文件系統(tǒng)的單層表示。這個(gè)過(guò)程稱為寫(xiě)入復(fù)制（ copy on write ） 。AuFS允許Docker把某些鏡像作為容器的基礎(chǔ)。例如，你可能有一個(gè)可以作為很多不同容器的基礎(chǔ)的CentOS系統(tǒng)鏡像。多虧AuFS，只要一個(gè)CentOS鏡像的副本就夠了，這樣既節(jié)省了存儲(chǔ)和內(nèi)存，也保證更快速的容器部署。

     使用AuFS的另一個(gè)好處是Docker的版本容器鏡像能力。每個(gè)新版本都是一個(gè)與之前版本的簡(jiǎn)單差異改動(dòng)，有效地保持鏡像文件最小化。但，這也意味著你總是要有一個(gè)記錄該容器從一個(gè)版本到另一個(gè)版本改動(dòng)的審計(jì)跟蹤。

Docker相關(guān)的基本概念：

    Image：鏡像，容器（Container）時(shí)一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，而鏡像時(shí)一個(gè)相對(duì)靜止的概念。鏡像其實(shí)就是容器中的文件系統(tǒng)，也可以說(shuō)是一個(gè)極度精簡(jiǎn)的Linux程序運(yùn)行環(huán)境。

    Container：容器，從根本形態(tài)上而言，容器（Container）其實(shí)就是運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的一個(gè)進(jìn)程，只不過(guò)加入了對(duì)資源的隔離和限制。Docker Container是Image的實(shí)例化對(duì)象，共享操作系統(tǒng)內(nèi)核。

    Daemon：

      Docker Daemon是創(chuàng)建和運(yùn)行Container的Linux守護(hù)進(jìn)程，也是Docker最主要的核心組件

      Docker Daemon 可以理解為Docker Container的Container

      Docker Daemon可以綁定本地端口并提供Rest API服務(wù)，用來(lái)遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制

    Registry：docker鏡像倉(cāng)庫(kù)，當(dāng)docker請(qǐng)求使用一個(gè)未在當(dāng)前系統(tǒng)中的Image時(shí)，docker會(huì)從鏡像倉(cāng)庫(kù)中尋找并將其下載到系統(tǒng)中，這個(gè)docker獲取Image的地方就是Registry。默認(rèn)情況下，registry是指的docker官方的倉(cāng)庫(kù)，也就是Docker Hub Registry (https://hub.docker.com )。需要注意的是，Docker Hub是dotCloud公司私有的，目前國(guó)內(nèi)只有一個(gè)DaoCloud提供代理緩存服務(wù)。當(dāng)然，docker也提供了搭建私有Registry的方法，這個(gè)會(huì)在后續(xù)篇章中說(shuō)明。

Docker的三大基礎(chǔ)組件：

    倉(cāng)庫(kù)Repository

    鏡像Image

    容器Container

    這三者之間的關(guān)系為：首先，docker Repository提供各種各樣已經(jīng)打包好的docker應(yīng)用，也就是鏡像Image；其次，用戶可以在Repository中搜索自己需要的鏡像Image，下載到本地；最后，用戶使用下載好的Image創(chuàng)建docker Container。

Docker容器的能力：

   文件系統(tǒng)隔離：每個(gè)容器都有自己的root文件系統(tǒng)

   進(jìn)程隔離：每個(gè)容器都運(yùn)行在自己的進(jìn)程環(huán)境中

   網(wǎng)絡(luò)隔離：容器間的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口和IP地址都是分開(kāi)的

   資源隔離和分組： 使用cgroups將CPU和內(nèi)存之類的資源獨(dú)立分配給每個(gè)Docker容器

Docker的使用場(chǎng)景：

   1、使用Docker容器開(kāi)發(fā)、測(cè)試、部署服務(wù)

   2、創(chuàng)建隔離的運(yùn)行環(huán)境

   3、搭建測(cè)試環(huán)境

   4、構(gòu)建多用戶的平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）基礎(chǔ)設(shè)施

   5、提供軟件即服務(wù)（SaaS）應(yīng)用程序

   6、高性能、超大規(guī)模的宿主機(jī)部署

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新聞名稱：Docker系列（一）：Docker介紹-創(chuàng)新互聯(lián)
瀏覽地址：http://muchs.cn/article14/cosige.html

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