Docker入门扫盲【进来领取脑图】-轻识

开篇

眼光不错，点进来就是赚到，这篇文章绝对让你有所收获，让你对Docker的理解更上一层楼

Docker这项技术其实大家或多或少都听过的，或者是在你以往投简历的时候，划水刷博客、刷论坛的时候，肯定也见到过这一门技术，你要是真的没听过也没见过，去问百度，问谷歌，问你们公司的运维，这个虽然可以说是属于运维工程师的必备技能之一，但是作为一名专业的程序员，也是需要简单的去了解这项技术的，也是面试利器之一

这个念头，360行，行行都内卷，你想啊，你要是把我这篇文章看完了，了解了这项技术，那岂不是可以在面试的时候吹牛逼了

然后呢，继续跟着我后续的文章（疯狂暗示关注...），去学习了这个技术，你和同内卷者一起去面试，你会这个技术，别人不会

那offer岂不是到手了？？别人看你的眼神会...

接下来我们就来一起来学习这个Docker吧

你学习一个新技术一般是用什么样的思路去学习呢？我学习的前期的思路肯定是需要先知其然，再只求所以然，大致归类一下就是

1、Docker是什么？干啥的？

2、Docker是如何解决痛点的，如何解决问题的？

3、Docker的架构、内部原理和实现方式？

4、Docker的简单使用？

我们先来看一下维基百科中的解释

Docker 是一个开放源代码软件，是一个开放平台，用于开发应用、交付（shipping）应用、运行应用。Docker允许用户将基础设施（Infrastructure）中的应用单独分割出来，形成更小的颗粒（容器），从而提高交付软件的速度。

Docker容器与虚拟机类似，但二者在原理上不同。容器是将操作系统层虚拟化，虚拟机则是虚拟化硬件，因此容器更具有便携性、高效地利用服务器。容器更多的用于表示软件的一个标准化单元。由于容器的标准化，因此它可以无视基础设施（Infrastructure）的差异，部署到任何一个地方。另外，Docker也为容器提供更强的业界的隔离兼容

再来看一下百度百科的解释

由百度词条的定义，我们可以捕捉到几个关键词，应用容器，虚拟化，沙箱。

简单的说，容器就是用于存储的一个东西；虚拟化，就是将一台计算机虚拟成多台逻辑计算机；沙箱，是一个独立的工作环境，在内部的任何操作不会影响到外部。总结起来，docker能够生成一个个空间，每个空间内部装载了一些应用及其依赖包，空间之间互不影响，这些空间能够将计算机切分成若干个逻辑（虚拟）计算机。

打个比方，docker类似集装箱，各式各样的货物，经过集装箱的标准化进行托管，集装箱与集装箱之间没有影响。本来docker公司就是设想，交付运行如同海运一般，以OS（操作系统）为货轮，进行集装箱运输。

怎么样，听起来这个说法会不会很熟悉？是不是觉得和虚拟机很像？确实，docker和虚拟机的基本思想是一致的，都是通过打包，隔离等手段，将物理计算机分成若干个虚拟计算机，彼此之间相互影响。但是两者还是有区别的，了解两者的区别，有助于我们理解docker技术的优势。

Docker的来历

Docker 是世界领先的软件容器平台。开发人员利用 Docker 可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。运维人员利用 Docker 可以在隔离容器中并行运行和管理应用，获得更好的计算密度。企业利用 Docker 可以构建敏捷的软件交付管道，以更快的速度、更高的安全性和可靠的信誉为 Linux 和 Windows Server 应用发布新功能。

在工作中一般会遇到最少四个不一样的环境，我们写代码的环境叫做开发环境，然后我们自测没问题了，发到测试环境去测试，测试环境一般会包含最少三个以上，来应对产品日益增加的需求

多个测试环境也就可以支持多个需求的并行进展，而且一般还有一个预上线环境（预发环境），这个属于最接近于线上环境的环境了，包括数据也尽可能的去接近于线上环境的数据，预上线环境就是无限接近于线上环境的环境了

对外使用的叫做线上环境（生产环境），这个环境是用于真实用户的，我们作为一个软件的普通使用者，操作的就是这个软件的生产环境

一般开发人员开发完代码之后，都会自测相应的接口和代码，虽然我们测好了在开发环境，但是也避免不了发到测试环境会出现各种各样的问题，因为各个环境之间也是有差异的，数据库版本、JDK版本、各种配置文件的不同...

所以就有个笑话《千万不要跟程序员说，你的代码有bug》：

他的第一反应是你的环境有问题，第二就是你是傻逼不会用吧。你要跟他这么说：“这个程序运行的怎么运行的跟预期不一样，是我操作有问题吗？”。这货就会第一反应“我擦，这是不是出bug了？”

总之，Docker主要就是为了让程序员解决在协作编码时"在我的机器上可正常工作”的苦恼

Docker

接下来我们解释下Docker,要想解释清楚Docker，就需要清楚容器Container的概念，要解释容器，我们就需要先从操作系统说起了，首先我们知道操作系统管理的是软件和硬件资源

硬件资源包含：内存、存储设备、CPU等

软件资源包含：各类软件的运行、进程的调度、线程的分配之类的工作

这里我们要做到的是为一个软件提供一个环境环境，这个运行环境通常是由操作系统内核提供，另一部分运行库提供；随着硬件的性能提升，以及软件种类的丰富，有两种情况变得很常见：

硬件性能过剩：很多计算机的硬件配置，即使不能完全满足峰值性能的要求，也往往会有大量时间处于硬件资源闲置的状态。例如一般家用电脑，已经是四核、六核的配置了，除了3A游戏、视频制作、3D渲染、高性能计算等特殊应用外，通常有90%以上时间CPU是闲置的。

软件冲突：因为业务需要，两个或者多个软件之间冲突，或者需要同一个软件的不同版本。例如早几年做web前端的，要测试网页在不同版本的IE上是否能正常显示，然而Windows只能装一个版本的IE。

为了解决软件冲突，只能配置多个电脑，或者一个电脑装多个操作系统，通过重启来解决，显然这样是不友好的

虚拟机和Docker

于是乎，在硬件性能过剩的情况下，硬件虚拟机这一概念就被提出来了，所谓的硬件虚拟化，就是通过某个特殊的软件，仿真出一台或者多台计算机的各种硬件，用户可以在一台电脑，通过虚拟机即可按照、运行操作系统（一般叫来宾操作系统，Guest OS）

虚拟机的一个缺点就是占用资源过多，比如一个Windows系统开机不运行任何软件需要两三个G，一个没有图形化的Linux也需要占用几百兆的内存，而且为了应用系统运行的性能，往往还要给每台虚拟机留出更多的内存容量

能不能所有的应用使用同一个的操作系统减少硬件资源的浪费，但是又能避免包括运行库运行库在内的软件冲突呢？

图中，每一个App和Lib的组合，就是一个容器。也就是Docker图标里面的一个集装箱。

和虚拟机相比，容器有以下优点：

迅速启动：没有虚拟机硬件的初始化，没有Guest OS的启动过程，可以节约很多启动时间，这就是容器的“开箱即用”。
占用资源少：内存占用、存储空间占用都小的多。
相同配置的服务器，如果运行虚拟机只能运行十多台的，通常可以运行上百个容器毫无压力。

当然，和虚拟机相比，因为共用内核，只靠cgroup隔离，应用之间的隔离是不如虚拟机彻底的，如果某个应用运行时导致内核崩溃，所有的容器都会崩溃。

而虚拟机内的应用崩溃，理论上是不会影响其它虚拟机以及上面运行的应用的，除非是硬件或者Hypervisor有Bug

Docker镜像

Docker把App和Lib的文件打包成为一个镜像，并且采用类似多次快照的存储技术，可以实现：

多个App可以共用相同的底层镜像（初始的操作系统镜像）

App运行时的IO操作和镜像文件隔离

通过挂载包含不同配置/数据文件的目录或者卷（Volume），单个App镜像可以同时用来运行无数个不同业务的容器

上图是基于一个Alpine Linux的镜像，分别建立了Nginx和MySQL的镜像，并且挂载不同的配置/数据同时运行3个网站应用3个数据库应用的示意图。

最后的结果就是，绝大部分应用，开发者都可以通过docker build创建镜像，通过docker push上传镜像，用户通过docker pull下载镜像，用docker run运行应用。

用户不需要再去关心如何搭建环境，如何安装，如何解决不同发行版的库冲突——而且通常不会需要消耗更多的硬件资源，不会明显降低性能

Docker的架构

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。

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。镜像可以用来创建相应的Docker容器，一个镜像也可以创建多个Docker容器。也可以直接找相应的好的镜像去下载使用即可

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，

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

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