Dockek系列之-Docker介绍
一、Docker概览
Docker是⼀个⽤于开发、交付和运⾏应⽤的开放平台，Docker被设计⽤于更
快地交付应⽤。Docker可以将应⽤程序和基础设施层隔离，并且可以将基础
设施当作程序⼀样进⾏管理。使⽤Docker，可以更快地打包代码、测试以及
部署，并且可以减少从编写到部署运⾏代码的周期。
Docker将内核容器特性（LXC）、⼯作流和⼯具集成，以帮助管理和部署应
⽤。
二、什么是Docker
核⼼是，Docker了⼀种在安全隔离的容器中运⾏近乎所有应⽤的⽅式，这种
隔离性和安全性允许你在同⼀个主机上同时运⾏多个容器，⽽容器的这种轻
量级特性，⽆需消耗运⾏hpervisor所需的额外负载，意味着你可以节省更多
的硬件资源。
基于容器虚拟化的⼯具或平台可提供：
- 将应⽤（包括⽀撑组件）放⼊Docker容器中
- 分发和交付这些容器给团队，便于后续的开发和测试
- 将容器部署到⽣产环境中，⽣产环境可以是本地的数据中⼼，也可以在
云端。
⾃从上世纪 90 年代硬件虚拟化被主流的技术⼴泛普及之后，对数据中⼼⽽
⾔，发⽣的最⼤的变⾰莫过于容器和容器管理⼯具，例如：Docker。在过去
的⼀年内，Docker 技术已经逐渐⾛向成熟，并且推动了⼤型初创公司例如
Twitter 和 Airbnb 的发展，甚⾄在银⾏、连锁超市、甚⾄ NASA 的数据中⼼
都赢得了⼀席之地。当我⼏年前第⼀次直到 Docker 的时候，我还对 Docker
的未来持怀疑的态度，我认为他们是把以前的 Linux 容器的概念拿出来包装
了⼀番推向市场。但是使⽤ Docker 成功进⾏了⼏个项⽬ 例如 Spantree 之
后，我改变了我的看法：Docker 帮助我们节省了⼤量的时间和经历，并且已
经成为我们技术团队中不可或缺的⼯具。 GitHub 上⾯每天都会催⽣出各式
各样的⼯具、形态各异的语⾔和千奇百怪的概念。如果你和我⼀样，没有时
间去把他们全部都测试⼀遍，甚⾄没有时间去亲⾃测试 Docker，那么你可以
看⼀下我的这篇⽂章：我将会⽤我们在 Docker 中总结的经验来告诉你什么
是 Docker、为什么 Docker 会这么⽕。
2.1.Docker 是容器管理⼯具
Docker 是⼀个轻量级、便携式、与外界隔离的容
器，也是⼀个可以在容器中很⽅便地构建、传输、运⾏应⽤的引擎。和传统
的虚拟化技术不同的是，Docker 引擎并不虚拟出⼀台虚拟机，⽽是直接使⽤
宿主机的内核和硬件，直接在宿主机上运⾏容器内应⽤。也正是得益于此，
Docker 容器内运⾏的应⽤和宿主机上运⾏的应⽤性能差距⼏乎可以忽略不
计。 但是 Docker 本身并不是⼀个容器系统，⽽是⼀个基于原有的容器化⼯
具 LXC ⽤来创建虚拟环境的⼯具。类似 LXC 的⼯具已经在⽣产环境中使⽤
多年，Docker 则基于此提供了更加友好的镜像管理⼯具和部署⼯具。
2.2.Docker 不是虚拟化引擎
Docker 第⼀次发布的时候，很多⼈都拿 Docker 和
虚拟机 VMware、KVM 和 VirtualBox ⽐较。尽管从功能上看，Docker 和虚
拟化技术致⼒于解决的问题都差不多，但是 Docker 却是采取了另⼀种⾮常
不同的⽅式。虚拟机是虚拟出⼀套硬件，虚拟机的系统进⾏的磁盘操作，其
实都是在对虚拟出来的磁盘进⾏操作。当运⾏ CPU 密集型的任务时，是虚
拟机把虚拟系统⾥的 CPU 指令“翻译”成宿主机的CPU指令并进⾏执⾏。两个
磁盘层，两个处理器调度器，两个操作系统消耗的内存，所有虚拟出的这些
都会带来相当多的性能损失，⼀台虚拟机所消耗的硬件资源和对应的硬件相
当，⼀台主机上跑太多的虚拟机之后就会过载。⽽ Docker 就没有这种顾
虑。Docker 运⾏应⽤采取的是“容器”的解决⽅案：使⽤ namespace 和
CGroup 进⾏资源限制，和宿主机共享内核，不虚拟磁盘，所有的容器磁盘
操作其实都是对 /var/lib/docker/ 的操作。简⾔之，Docker 其实只是在宿主机
中运⾏了⼀个受到限制的应⽤程序。 从上⾯不难看出，容器和虚拟机的概念
并不相同，容器也并不能取代虚拟机。在容器⼒所不能及的地⽅，虚拟机可
以⼤显身⼿。例如：宿主机是 Linux，只能通过虚拟机运⾏ Windows，
Docker 便⽆法做到。再例如，宿主机是 Windows，Windows 并不能直接运
⾏ Docker，Windows上的 Docker 其实是运⾏在 VirtualBox 虚拟机⾥的。
2.3.Docker 使⽤层级的⽂件系统
前⾯提到过，Docker 和现有容器技术 LXC 等
相⽐，优势之⼀就是 Docker 提供了镜像管理。对于 Docker ⽽⾔，镜像是⼀
个静态的、只读的容器⽂件系统的快照。然⽽不仅如此，Docker 中所有的磁
盘操作都是对特定的Copy-On-Write⽂件系统进⾏的。下⾯通过⼀个例⼦解
释⼀下这个问题。 例如我们要建⽴⼀个容器运⾏ JAVA Web 应⽤，那么我
们应该使⽤⼀个已经安装了 JAVA 的镜像。在 Dockerfile（⼀个⽤于⽣成镜
像的指令⽂件）中，应该指明“基于 JAVA 镜像”，这样 Docker 就会去
Docker Hub Registry 上下载提前构建好的 JAVA 镜像。然后再 Dockerfile 中
指明下载并解压 Apache Tomcat 软件到 /opt/tomcat ⽂件夹中。这条命令并
不会对原有的 JAVA 镜像产⽣任何影响，⽽仅仅是在原有镜像上⾯添加了⼀
个改动层。当⼀个容器启动时，容器内的所有改动层都会启动，容器会从第
⼀层中运⾏ /usr/bin/java 命令，并且调⽤另外⼀层中的 /opt/tomcat/bin 命
令。实际上，Dockerfile 中每⼀条指令都会产⽣⼀个新的改动层，即便只有
⼀个⽂件被改动。如果⽤过 Git 就能更清楚地认识这⼀点，每条指令就像是
每次 commit，都会留下记录。但是对于 Docker 来说，这种⽂件系统提供了
更⼤的灵活性，也可以更⽅便地管理应⽤程序。 我们Spantree的团队有⼀个
⾃⼰维护的含有 Tomcat 的镜像。发布新版本也⾮常简单：使⽤ Dockerfile
将新版本拷⻉进镜像从⽽创建⼀个新镜像，然后给新镜像贴上版本的标签。
不同版本的镜像的不同之处仅仅是⼀个 90 MB ⼤⼩的 WAR ⽂件，他们所基
于的主镜像都是相同的。如果使⽤虚拟机去维护这些不同的版本的话，还要
消耗掉很多不同的磁盘去存储相同的系统，⽽使⽤ Docker 就只需要很⼩的
磁盘空间。即便我们同时运⾏这个镜像的很多实例，我们也只需要⼀个基础
的 JAVA / TOMCAT 镜像。
2.4.Docker 可以节约时间
很多年前我在为⼀个连锁餐厅开发软件时，仅仅是为
了描述如何搭建环境都需要写⼀个 12 ⻚的 Word ⽂档。例如本地 Oracle 数
据库，特定版本的 JAVA，以及其他七七⼋⼋的系统⼯具和共享库、软件
包。整个搭建过程浪费掉了我们团队每个⼈⼏乎⼀天的时间，如果⽤⾦钱衡
量的话，花掉了我们上万美⾦的时间成本。虽然客户已经对这种事情习以为
常，甚⾄认为这是引⼊新成员、让成员适应环境、让⾃⼰的员⼯适应我们的
软件所必须的成本，但是相⽐较起来，我们宁愿把更多的时间花在为客户构
建可以增进业务的功能上⾯。 如果当时有 Docker，那么构建环境就会像使
⽤⾃动化搭建⼯具 Puppet / Chef / Salt / Ansible ⼀样简单，我们也可以把整
个搭建时间周期从⼀天缩短为⼏分钟。但是和这些⼯具不同的地⽅在于，
Docker 可以不仅仅可以搭建整个环境，还可以将整个环境保存成磁盘⽂件，
然后复制到别的地⽅。需要从源码编译 Node.js 吗？Docker 做得到。Docker
不仅仅可以构建⼀个 Node.js 环境，还可以将整个环境做成镜像，然后保存
到任何地⽅。当然，由于 Docker 是⼀个容器，所以不⽤担⼼容器内执⾏的
东⻄会对宿主机产⽣任何的影响。 现在新加⼊我们团队的⼈只需要运⾏
docker-compose up 命令，便可以喝杯咖啡，然后开始⼯作了。
2.5.Docker 可以节省开销
当然，时间就是⾦钱。除了时间外，Docker 还可以节 省在基础设施硬件上的开销。⾼德纳和⻨肯锡的研究表明，数据中⼼的利⽤ 率在 6% - 12% 左右。不仅如此，如果采⽤虚拟机的话，你还需要被动地监 控和设置每台虚拟机的 CPU 硬盘和内存的使⽤率，因为采⽤了静态分区 (static partitioning)所以资源并不能完全被利⽤。。⽽容器可以解决这个问 题：容器可以在实例之间进⾏内存和磁盘共享。你可以在同⼀台主机上运⾏ 多个服务、可以不⽤去限制容器所消耗的资源、可以去限制资源、可以在不 需要的时候停⽌容器，也不⽤担⼼启动已经停⽌的程序时会带来过多的资源 消耗。凌晨三点的时候只有很少的⼈会去访问你的⽹站，同时你需要⽐较多 的资源执⾏夜间的批处理任务，那么可以很简单的便实现资源的交换。 虚拟 机所消耗的内存、硬盘、CPU 都是固定的，⼀般动态调整都需要重启虚拟 机。⽽⽤ Docker 的话，你可以进⾏资源限制，得益于 CGroup，可以很⽅便 动态调整资源限制，让然也可以不进⾏资源限制。Docker 容器内的应⽤对宿 主机⽽⾔只是两个隔离的应⽤程序，并不是两个虚拟机，所以宿主机也可以 ⾃⾏去分配资源。