Docker核心概念

曾经终败给现在 2021-09-21 12:24 350阅读 0赞

Docker部分的操作都围绕着它的三大核心概念：镜像、容器和仓库。因此，准确把握三大核心概念对于掌握Docker技术尤为重要。

# 1. Docker镜像 #

Docker镜像类似于虚拟机镜像，可以将它理解为一个只读的模板。例如，一个镜像可以包含一个基本的操作系统环境，里面仅安装了Apache应用程序（或用户需要的其他软件）。可以把它称为一个Apache镜像。

镜像是创建Docker容器的基础。

通过版本管理和增量的文件系统，Docker提供了一套十分简单的机制来创建和更新现有的镜像，用户甚至可以从网上下载一个已经做好的应用镜像，并直接使用。

## 分层存储 ##

因为镜像包含操作系统完整的 root 文件系统，其体积往往是庞大的，因此在 Docker 设计时，就充分利用 [Union FS][] 的技术，将其设计为分层存储的架构。所以严格来说，镜像并非是像一个 ISO 那样的打包文件，镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并非由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。

镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。

# 2. Docker容器 #

Docker容器类似于一个轻量级的沙箱, Docker利用容器来运行和隔离应用。镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等,而这些容器都是彼此相互隔离、 互不可见的 。

可以把容器看作一个简易版的 Linux系统环境(包括 root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等) 以及运行在其中的应用程序打包而成的盒子 。

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][Link 1]。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。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性，很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。

# 3. Docker仓库 #

Docker仓库类似于代码仓库, 是 Docker集中存放镜像文件的场所。

有时候我们会将 Docker仓库和仓库注册服务器(Registry)混为一谈,并不严格区分。实际上,仓库注册服务器是存放仓库的地方,其上往往存放着多个仓库。每个仓库集中存放某一类镜像,往往包括多个镜像文件,通过不同的标签(tag)来进行区分。例如存放ubuntu操作系统镜像的仓库,被称为Ubuntu仓库,其中可能包括16.04、18.04等不同版本的镜像。

根据所存储的镜像公开分享与否, Docker仓库可以分为公开仓库(Public)和私有仓库(Private)两种形式。目前,最大的公开仓库是官方提供的 Docker Hub,其中存放着数量庞大的镜像供用户下载。国内不少云服务提供商(如腾讯云、阿里云等)也提供了仓库的本地源,可以提供稳定的国内访问。

当然,用户如果不希望公开分享自己的镜像文件, Docker也支持用户在本地网络内创建一个只能自己访问的私有仓库。当用户创建了自已的镜像之后就可以使用 push命令将它上传到指定的公有或者私有仓库。这样用户下次在另外一台机器上使用该镜像时, 只需要将其从仓库上 pull下来就可以了。

## Docker Registry 公开服务 ##

Docker Registry 公开服务是开放给用户使用、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。

最常使用的 Registry 公开服务是官方的 [Docker Hub][]，这也是默认的 Registry，并拥有大量的高质量的官方镜像。除此以外，还有 [CoreOS][] 的 [Quay.io][]，CoreOS 相关的镜像存储在这里；Google 的 [Google Container Registry][]，[Kubernetes][] 的镜像使用的就是这个服务。

由于某些原因，在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对 Docker Hub 的镜像服务（Registry Mirror），这些镜像服务被称为加速器。常见的有 [阿里云加速器][Link 2]、[DaoCloud 加速器][DaoCloud] 等。使用加速器会直接从国内的地址下载 Docker Hub 的镜像，比直接从 Docker Hub 下载速度会提高很多。在 [安装 Docker][Docker] 一节中有详细的配置方法。

国内也有一些云服务商提供类似于 Docker Hub 的公开服务。比如 [时速云镜像仓库][Link 3]、[网易云镜像服务][Link 4]、[DaoCloud 镜像市场][DaoCloud 1]、[阿里云镜像库][Link 5] 等。

## 私有 Docker Registry ##

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。在 [私有仓库][Link 6] 一节中，会有进一步的搭建私有 Registry 服务的讲解。

开源的 Docker Registry 镜像只提供了 [Docker Registry API][] 的服务端实现，足以支持 docker 命令，不影响使用。但不包含图形界面，以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。在官方的商业化版本 [Docker Trusted Registry][] 中，提供了这些高级功能。

除了官方的 Docker Registry 外，还有第三方软件实现了 Docker Registry API，甚至提供了用户界面以及一些高级功能。比如，[Harbor][] 和 [Sonatype Nexus][]。

参考：

[https://yeasy.gitbooks.io/docker\_practice/content/basic\_concept/image.html][https_yeasy.gitbooks.io_docker_practice_content_basic_concept_image.html]

[Union FS]: https://en.wikipedia.org/wiki/Union_mount
[Link 1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Linux_namespaces
[Docker Hub]: https://hub.docker.com/
[CoreOS]: https://coreos.com/
[Quay.io]: https://quay.io/repository/
[Google Container Registry]: https://cloud.google.com/container-registry/
[Kubernetes]: https://kubernetes.io/
[Link 2]: https://cr.console.aliyun.com/#/accelerator
[DaoCloud]: https://www.daocloud.io/mirror#accelerator-doc
[Docker]: https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/content/install/mirror.html
[Link 3]: https://hub.tenxcloud.com/
[Link 4]: https://c.163.com/hub#/m/library/
[DaoCloud 1]: https://hub.daocloud.io/
[Link 5]: https://cr.console.aliyun.com/
[Docker Registry]: https://hub.docker.com/_/registry/
[Link 6]: https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/content/repository/registry.html
[Docker Registry API]: https://docs.docker.com/registry/spec/api/
[Docker Trusted Registry]: https://docs.docker.com/datacenter/dtr/2.0/
[Harbor]: https://github.com/goharbor/harbor
[Sonatype Nexus]: https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/content/repository/nexus3_registry.html
[https_yeasy.gitbooks.io_docker_practice_content_basic_concept_image.html]: https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/content/basic_concept/image.html