Docker学习——Docker架构

  本文参考:SzeCheng的博客:https://www.cnblogs.com/SzeCheng/p/6822905.html,以及海牛部落-青牛,http://hainiubl.com/topics/13

什么是docker

Docker是一个开源项目,诞生于2013年初,最初是dotCloud公司内部的一个业余项目。它基于Google公司推出的Go语言实现。 项目后来加入了Linux基金会,遵从了Apache 2.0协议,项目代码在GitHub上进行维护。

Docker自开源后受到广泛的关注和讨论,以至于dotCloud公司后来都改名为Docker Inc。Redhat已经在其RHEL6.5中集中支持Docker;Google也在其PaaS产品中广泛应用。

Docker项目的目标是实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案。 Docker的基础是Linux容器(LXC)等技术。在LXC的基础上Docker进行了进一步的封装,让用户不需要去关心容器的管理,使得操作更为简便。用户操作Docker的容器就像操作一个快速轻量级的虚拟机一样简单。 

下面的图片比较了Docker和传统虚拟化方式的不同之处,可见容器是在操作系统层面上实现虚拟化,直接复用本地主机的操作系统,而传统方式则是在硬件层面实现。

 

为什么用docker

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。Docker在如下几个方面具有较大的优势:

  • 更快速的交付和部署 

Docker在整个开发周期都可以完美的辅助你实现快速交付。Docker允许开发者在装有应用和服务本地容器上做开发。可以直接集成到可持续开发流程中。例如:开发者可以使用一个标准的镜像来构建一套开发容器,开发完成之后,运维人员可以直接使用这个容器来部署代码。Docker可以快速创建容器,快速迭代应用程序,并让整个过程全程可见,使团队中的其他成员更容易理解应用程序是如何创建和工作的。 Docker容器很轻很快!容器的启动时间是秒级的,大量地节约开发、测试、部署的时间。

  • 高效的部署和扩容 

Docker容器几乎可以在任意的平台上运行,包括物理机、虚拟机、公有云、私有云、个人电脑、服务器等。这种兼容性可以让用户把一个应用程序从一个平台直接迁移到另外一个。Docker的兼容性和轻量特性可以很轻松的实现负载的动态管理。你可以快速扩容或方便的下线的你的应用和服务,这种速度趋近实时。

  • 更高的资源利用率

Docker对系统资源的利用率很高,一台主机上可以同时运行数千个Docker容器。容器除了运行其中应用外,基本不消耗额外的系统资源,使得应用的性能很高,同时系统的开销尽量小。传统虚拟机方式运行10个不同的应用就要起10个虚拟机,而Docker只需要启动10个隔离的应用即可。

  • 更简单的管理

使用Docker,只需要小小的修改,就可以替代以往大量的更新工作。所有的修改都以增量的方式被分发和更新,从而实现自动化并且高效的管理。

Docker引擎

docker引擎是一个c/s结构的应用,主要组件见下图:

 

  • Server是一个常驻进程 
  • REST API实现了client和server间的交互协议
  • CLI实现容器和镜像的管理,为用户提供统一的操作界面

Docker构架

Docker使用C/S架构,Client 通过接口与Server进程通信实现容器的构建,运行和发布。client和server可以运行在同一台集群,也可以通过跨主机实现远程通信。

核心概念

1. 镜像(image)

Docker镜像(Image)就是一个只读的模板。例如:一个镜像可以包含一个完整的操作系统环境,里面仅安装了Apache或用户需要的其它应用程序。镜像可以用来创建Docker容器,一个镜像可以创建很多容器。Docker提供了一个很简单的机制来创建镜像或者更新现有的镜像,用户甚至可以直接从其他人那里下载一个已经做好的镜像来直接使用。

镜像(Image)就是一堆只读层(read-only layer)的统一视角,也许这个定义有些难以理解,看看下面这张图: 

右边我们看到了多个只读层,它们重叠在一起。除了最下面一层,其它层都会有一个指针指向下一层。这些层是Docker内部的实现细节,并且能够在Docker宿主机的文件系统上访问到。统一文件系统(Union File System)技术能够将不同的层整合成一个文件系统,为这些层提供了一个统一的视角,这样就隐藏了多层的存在,在用户的角度看来,只存在一个文件系统。

2.仓库(repository)

仓库(Repository)是集中存放镜像文件的场所。有时候会把仓库和仓库注册服务器(Registry)混为一谈,并不严格区分。实际上,仓库注册服务器上往往存放着多个仓库,每个仓库中又包含了多个镜像,每个镜像有不同的标签(tag)。

仓库分为公开仓库(Public)和私有仓库(Private)两种形式。最大的公开仓库是Docker Hub,存放了数量庞大的镜像供用户下载。国内的公开仓库包括 时速云 、网易云 等,可以提供大陆用户更稳定快速的访问。当然,用户也可以在本地网络内创建一个私有仓库。

当用户创建了自己的镜像之后就可以使用push命令将它上传到公有或者私有仓库,这样下次在另外一台机器上使用这个镜像时候,只需要从仓库上pull下来就可以了。

Docker仓库的概念跟Git类似,注册服务器可以理解为GitHub这样的托管服务。

3. 容器(container)

Docker利用容器(Container)来运行应用。容器是从镜像创建的运行实例。它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。可以把容器看做是一个简易版的Linux环境(包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等)和运行在其中的应用程序。

容器的定义和镜像几乎一模一样,也是一堆层的统一视角,唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的。  

一个运行态容器被定义为一个可读写的统一文件系统加上隔离的进程空间和包含其中的进程。下面这张图片展示了一个运行中的容器。  

三者之间的关系:  

 

 

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