Java面试知识点（九十四）Docker入门

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2021-09-20 23:26 425阅读 0赞

### 一、Docker和虚拟机的关系 ###

**1.虚拟机**

我们用的**传统虚拟机**如 VMware ， VisualBox 之类的**需要模拟整台机器包括硬件，每台虚拟机都需要有自己的操作系统，虚拟机一旦被开启，预分配给它的资源将全部被占用**。每一台虚拟机包括应用，必要的二进制和库，以及一个完整的用户操作系统。

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**2.容器**

**容器技术是和我们的宿主机共享硬件资源及操作系统，可以实现资源的动态分配**。容器包含应用和其所有的依赖包，但是与其他容器共享内核。容器在宿主机操作系统中，在用户空间以分离的进程运行。

容器技术是实现操作系统虚拟化的一种途径，可以让您在资源受到隔离的进程中运行应用程序及其依赖关系。**通过使用容器，我们可以轻松打包应用程序的代码、配置和依赖关系，将其变成容易使用的构建块，从而实现环境一致性、运营效率、开发人员生产力和版本控制等诸多目标**。容器可以帮助保证应用程序快速、可靠、一致地部署，其间不受部署环境的影响。容器还赋予我们对资源更多的精细化控制能力，让我们的基础设施效率更高。

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**3.Docker容器**

Docker 属于 **Linux 容器的一种封装**，提供简单易用的容器使用接口。它是目前最流行的 Linux 容器解决方案。

而 Linux 容器是 Linux 发展出了另一种虚拟化技术，简单来讲， Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统，而是**对进程进行隔离**，**相当于是在正常进程的外面套了一个保护层**。对于容器里面的进程来说，它接触到的各种资源都是虚拟的，从而实现与底层系统的隔离。

**Docker 将应用程序与该程序的依赖，打包在一个文件里面**。运行这个文件，就会生成一个虚拟容器。程序在这个虚拟容器里运行，就好像在真实的物理机上运行一样。有了 Docker ，就不用担心环境问题。

**总体来说， Docker 的接口相当简单，用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样**。

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### 二、Docker的优势 ###

Docker 相比于传统虚拟化方式具有更多的优势：

1.  docker 启动快速属于**秒级别**。虚拟机通常需要几分钟去启动
2.  docker 需要的**资源更少**， docker 在操作系统级别进行虚拟化， docker 容器和内核交互，几乎没有性能损耗
3.  **docker 更轻量**， docker 的架构可以共用一个内核与共享应用程序库，**所占内存极小**。同样的硬件环境， Docker 运行的镜像数远多于虚拟机数量，对系统的利用率非常高
4.  与虚拟机相比， **docker 隔离性更弱**， docker 属于进程之间的隔离，虚拟机可实现系统级别隔离
5.  安全性： docker 的**安全性也更弱**。 Docker 的 root 和宿主机 root 等同，一旦容器内的用户从普通用户权限提升为 root 权限，它就直接具备了宿主机的 root 权限，进而可进行无限制的操作。虚拟机 root 权限和宿主机的 root 虚拟机权限是分离的，并且虚拟机利用如 Intel 的 VT-d 和 VT-x 的 ring-1 硬件隔离技术，这种隔离技术可以防止虚拟机突破和彼此交互，而**容器至今还没有任何形式的硬件隔离，这使得容器容易受到攻击**
6.  可管理性： docker 的集中化管理工具还不算成熟。各种虚拟化技术都有成熟的管理工具，例如 VMware vCenter 提供完备的虚拟机管理能力
7.  高可用和可恢复性： docker 对业务的高可用支持是通过**快速重新部署实现**的。虚拟化具备负载均衡，高可用，容错，迁移和数据保护等经过生产实践检验的成熟保障机制， VMware 可承诺虚拟机 99.999% 高可用，保证业务连续性
8.  快速创建、删除：虚拟化创建是分钟级别的， Docker 容器创建是秒级别的， Docker 的快速迭代性，决定了无论是开发、测试、部署都可以节约大量时间
9.  交付、部署：虚拟机可以通过镜像实现环境交付的一致性，但镜像分发无法体系化。 Docker 在 Dockerfile 中记录了容器构建过程，可在集群中实现快速分发和快速部署

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzOTQ1MjQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**总结：快速启动、快速部署、资源耗费低、占用内存少、 高可用；但由于没有硬件隔离，隔离性和安全性要弱，同时docker的管理工具比起虚拟机还不算成熟。**

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### 三、Docker的三个基本概念 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzOTQ1MjQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

从上图我们可以看到，Docker 中包括三个基本的概念：

*  **Image(镜像)**
 *  **Container(容器)**
 *  **Repository(仓库)**

镜像是 Docker 运行容器的前提，仓库是存放镜像的场所，可见**镜像更是 Docker 的核心**。

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**1.Image (镜像)**

Docker 镜像可以看作是一个**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（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，下面的这张图能够帮助读者理解镜像的定义。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzOTQ1MjQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

从左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。我们可以在图片的右边看到这个视角的形式。

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**2.Container (容器)**

容器 (container) 的定义和镜像 (image) 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。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzOTQ1MjQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

由于容器的定义并没有提及是否要运行容器，所以实际上，**容器 = 镜像 + 读写层**。

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**3.Repository (仓库)**

**Docker 仓库是集中存放镜像文件的场所**。镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主上运行，但是， 如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry (仓库注册服务器) 就是这样的服务。有时候会把仓库 (Repository) 和仓库注册服务器 (Registry) 混为一谈，并不严格区分。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。实际上，**一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库 (Repository) ，每个仓库可以包含多个标签 (Tag)，每个标签对应着一个镜像**。所以说，镜像仓库是 Docker 用来集中存放镜像文件的地方类似于我们之前常用的代码仓库。

通常，**一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像**，而标签就常用于对应该软件的各个版本 。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签.。

仓库又可以分为两种形式：

*  public(公有仓库)
 *  private(私有仓库)

Docker Registry 公有仓库是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry 服务。**一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像**，并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。

除了使用公开服务外，**用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry** 。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像，可以直接使用做为私有 Registry 服务。**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**。

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