虚化技术新冠Docker的优势与传统虚拟机VMware的异同

什么是docker

Docker 最初是 dotCloud 公司创始人 Solomon Hykes 在法国期间发起的一个公司内部项目，它是基于 dotCloud 公司多年云服务技术的一次革新，并于 2013 年 3 月以 Apache 2.0 授权协议开源。

Docker 是一个开源的应用容器引擎，使用 Go 语言 进行开发实现，它不同于与 KVM 和 Xen，docker 基于 Linux 内核的 cgroup，namespace，以及 AUFS 类的 Union FS 等技术，对进程进行封装隔离，属于 操作系统层面的虚拟化技术。

Docker 容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。所以它非常的轻量。使用 docker 可以解决我们的软件开发中的依赖和开发环境统一等问题。

Docker容器简介

Docker是一个虚拟环境容器，可以将你的可执行文件、配置文件及一切其他你需要的文件一并打包到这个容器中，并发布和应用到任意平台。

什么是虚拟化？

虚拟化技术是将物理资源以某种技术虚拟成资源池的形式，主要有一虚多和多虚一两种形式，比如个人电脑安装Vmware软件，可以在这个软件上安装其他Win系统、MacOS、Linux系统等，实现一台电脑/笔记本承载多个系统的优点，目前苹果笔记本用户双系统解决方案也以虚拟机为主，普通Windows用户可能需求量不大，而技术人员基本是必备软件了。

从企业层面来看，多虚一为主要形式，也就是将大量物理服务器集群虚拟化，形成一个资源池，在这个资源上创建各种不同的虚拟机，实现灵活部署。

Docker容器并非虚拟机！

Docker与传统虚拟化的区别

各种虚拟机技术开启了云计算时代；而Docker，作为下一代虚拟化技术，正在改变我们开发、测试、部署应用的方式。那虚拟机与Docker究竟有何不同呢？

其实docker和虚拟技术很像，但又有一些不同点，一方面是两个技术的层级上，虚拟机一般是底层硬件Hardware支撑，上层是虚拟管理系统Hypervisor层，在上层开启不同的VM业务，如果需要将这些业务进行隔离，需要每个VM启动客户机操作系统，非常消耗资源。

Docker完全不同，底层有硬件和Host OS系统支撑，比如Windows/MacOS/Linux，中间抛去了臃肿的系统，而是以Docker守护进程代替，上层建立不同的容器，不同的应用镜像打包在不同的容器中，他们互相隔离。

docker与虚拟机

• 传统虚拟化是站在硬件物理资源的基础上，虚拟出多个OS，然后在OS的基础上构建相对独立的程序运行环境

• Dokcer是在OS的基础上进行虚拟，显然Dokcer轻量得多，因此其资源占用、性能消耗相比传统虚拟化都有很大优势。

• 虚拟机更擅长于彻底隔离整个运行环境。例如，云服务提供商通常采用虚拟机技术隔离不同的用户。

• Docker通常用于隔离不同的应用，例如前端，后端以及数据库。

虚拟机结构

使用虚拟机运行多个相互隔离的应用时

• 基础设施（Infrastructure）。它可以是你的个人电脑，数据中心的服务器，或者是云主机。

• 主操作系统（Host Operating System）。你的个人电脑之上，运行的可能是MacOS，Windows或者某个Linux发行版。

• 虚拟机管理系统（Hypervisor）。利用Hypervisor，可以在主操作系统之上运行多个不同的从操作系统。类型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit，支持Windows的Hyper-V以及支持Linux的KVM。类型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare。

• 从操作系统（Guest Operating System）。假设你需要运行3个相互隔离的应用，则需要使用Hypervisor启动3个从操作系统，也就是3个虚拟机。这些虚拟机都非常大，也许有700MB，这就意味着它们将占用2.1GB的磁盘空间。更糟糕的是，它们还会消耗很多CPU和内存。

• 各种依赖。每一个从操作系统都需要安装许多依赖。如果你的的应用需要连接PostgreSQL的话，则需要安装libpq-dev；如果你使用Ruby的话，应该需要安装gems；如果使用其他编程语言，比如Python或者Node.js，都会需要安装对应的依赖库。

Docker容器结构

• 主操作系统（Host Operating System）。所有主流的Linux发行版都可以运行Docker。对于MacOS和Windows，也有一些办法"运行"Docker。

• Docker守护进程（Docker Daemon）。Docker守护进程取代了Hypervisor，它是运行在操作系统之上的后台进程，负责管理Docker容器。

• 各种依赖。对于Docker，应用的所有依赖都打包在Docker镜像中，Docker容器是基于Docker镜像创建的。

• 应用。应用的源代码与它的依赖都打包在Docker镜像中，不同的应用需要不同的Docker镜像。不同的应用运行在不同的Docker容器中，它们是相互隔离的。

理解docker的精髓

如果不好理解，我们再拿集装箱打个比方。

集装箱解决了什么问题呢？在一艘大船上，可以把货物规整的摆放起来。并且各种各样的货物被集装箱标准化了，集装箱和集装箱之间不会互相影响。那么我就不需要专门运送水果的船和专门运送化学品的船了。只要这些货物在集装箱里封装的好好的，那我就可以用一艘大船把他们都运走。

docker也是类似的理念。我们可以在一台机器上跑多个互相毫无关联的docker容器，每一个容器就相当于一个集装箱。

Docker里的几个基本概念

• 镜像：镜像可以理解为一堆静态的文件。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。

  镜像是标准的，无论在哪个容器运行环境，将同样的镜像运行起来，都能还原当时的那一刻。

• 容器：容器则是镜像run起来之后的一个实例。镜像之于容器就好比面向对象编程里的class之于object，镜像就好像是类而容器就是实例。容器有两个特性，一个是封装，一个是标准。有了容器镜像，就可以将应用的各种配置，文件路径，权限封装起来，然后像孙悟空说“定”，就定在了封装好的那一刻。

  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。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间，甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里，使用起来，就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。

• 仓库：镜像构建完成后，需要地方保存，这个地方就是仓库。可以用它来集中的存储、分发镜像。Docker Registry 就是这样的服务

容器运行时，是以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层，我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为 容器存储层。当容器消亡时，容器存储层也随之消亡，上面的存储的信息都会被删除。如果想数据不随着容器退出而被删除，可以使用数据卷或绑定宿主目录，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。容器消亡，数据卷不会消亡。

参考文章：

【Docker&VM】docker容器与虚拟机有什么区别？https://www.jianshu.com/p/50f48eb25215

容器如“衣服”，而虚拟机却是“房子” https://virtual.51cto.com/art/201803/568648.htm

Docker 零基础入门 https://www.centos.bz/2019/07/docker-零基础入门/#镜像

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