什么是Docker
Docker是一种开源的平台和工具，用于在轻量级容器中构建、打包、运输和运行应用程序。
Docker容器是轻量级、可移植的软件单元，包含应用程序及其依赖项，以及在任何环境中运行应用程序所需的所有运行时和系统工具。
容器技术本质上是：对计算机资源的隔离与控制，可以理解为一种沙盒技术，沙盒就像集装箱一样。
一句话概括Docker容器就是将软件打包成：标准化单元，以用于开发、交付、可重复使用、部署的。
Docker核心设计
以下是Docker的一些关键设计和特点：
1.容器
Docker容器是轻量级、可移植的软件单元，包含应用程序及其依赖项，以及在任何环境中运行应用程序所需的所有运行时和系统工具。
2.镜像
Docker镜像是一种轻量级可执行的独立软件包，是一个只读的模板，包含用于构建容器的文件系统、应用程序代码、运行时、系统工具和库等。
3.Docker Hub
Docker Hub是一个公共的、云端的注册表，用于存储和分享Docker镜像。
Docker官方提供了 Docker Hub的镜像服务，如下图所示：
用户可以从Docker Hub上拉取现有的镜像，也可以将自己构建的镜像推送到Docker Hub上。
4.Docker引擎
Docker引擎是一个用于构建和运行Docker容器的客户端-服务器应用程序。
它包括一个守护进程、REST API和一个命令行界面（CLI），使用户能够与Docker进行交互。
5.Docker Compose
Docker Compose是一个工具，允许用户通过一个简单的YAML文件定义和管理多个容器的应用程序。
6.Docker Swarm
Docker Swarm是Docker的集群管理工具，它允许用户将多个Docker主机组合成一个虚拟的Docker主机，从而实现容器的分布式部署和管理。
Docker工作原理
Docker 的工作原理涉及到：分别是：Docker镜像、Docker容器、Docker仓库。
掌握这三个组件的概念有助于我们进一步了解Docker的工作原理，下图是三者之间的关系：
1.容器镜像
容器镜像是容器的基础，它由多个只读层组成。
每个层都包含文件系统的快照，构建时的每个步骤都会生成一个只读层。
Docker 使用联合文件系统将这些层叠加在一起，形成一个完整的容器镜像。
简单的理解为：Docker镜像是Docker 容器的静态视角，Docker镜像是启动Docker容器的基础。
我们可以使用 docker images 来列出本地主机上的Docker镜像：
docker images
构建完成后的 Docker 镜像可以存储在本地或远程的 Docker 仓库（如 Docker Hub）中。
2.Docker仓库
Docker仓库，英文名Repository，就是集中存放Docker镜像的地方。
Docker 仓库提供了一个集中的位置，让开发者和运维人员能够共享、获取和管理 Docker 镜像。
有两种主要类型的 Docker 仓库：公共仓库和私有仓库。
1. 公共仓库：
Docker Hub
Docker Hub 是 Docker 公共仓库，是最广泛使用的 Docker 镜像存储和分享平台。
Docker Hub 提供了大量的官方镜像，包括常见的操作系统、开发环境和应用程序。
如下图所示：
用户可以创建个人或组织的账户，并将自己构建的镜像推送到 Docker Hub 上，使得其他人可以访问和使用。
2. 私有仓库：
Docker Trusted Registry 是 Docker 公司提供的企业级私有仓库解决方案。
DTR 允许组织在本地部署一个私有 Docker 仓库，以存储敏感或专有的镜像。
它与 Docker Universal Control Plane（UCP）集成，提供了更强大的安全性和控制选项。
DTR 支持团队协作、镜像签名、审计日志等功能，适用于企业级容器化部署场景。
3.基本操作
拉取镜像： 使用 docker pull 命令从仓库拉取镜像，例如：docker pull ubuntu。
推送镜像： 使用 docker push 命令将本地构建的镜像推送到仓库，例如：docker push your-registry/your-image:tag。
搜索镜像： 使用 docker search 命令在仓库中搜索镜像，例如：docker search nginx。
3.Docker容器
Docker 容器是一个轻量级、可移植的软件单元，包含应用程序及其所有依赖项，以及在任何环境中运行应用程序所需的所有运行时和系统工具。
容器技术本质上是：对计算机资源的隔离与控制，可以理解为一种沙盒技术，沙盒就像集装箱一样。
如下图所示：
Docker 容器技术基于 Linux 内核的一些特性，如命名空间、控制组（cgroups）等，以实现容器的隔离和资源管理。
1）命名空间（Namespace）
命名空间是 Linux 内核提供的一种隔离机制，用于隔离进程间的资源。
Docker 使用了多个命名空间，包括 PID（进程）、UTS（主机名和域名）、Mount（文件系统挂载点）、Network（网络）、IPC（进程间通信）等，以保障容器之间的隔离。
2）控制组（cgroups）
控制组是 Linux 内核的功能之一，用于限制和隔离进程组的资源。
Docker 使用 cgroups 控制容器的资源，例如： CPU、内存、磁盘 I/O 等，以确保容器在宿主机上的有限资源中运行。
3）联合文件系统（Union File System）
Docker 使用联合文件系统（UnionFS）技术，将多个文件系统挂载到同一个目录下，形成一个统一的文件系统。
这使得容器可以共享基础镜像的文件系统层，以及在其之上添加自己的可写层。
4）Linux 内核功能
Docker 利用了 Linux 内核的一些特性，例如： Cgroups、命名空间、Seccomp（安全计算）、Capabilities（权限管理）等。
这些功能为容器提供了隔离、安全性和资源管理。
Docker的应用场景
Docker 的应用场景非常广泛，以下是 Docker 在各个领域的主要应用场景：
1.微服务架构
微服务架构将应用程序拆分成小型、自治的服务，每个服务都有自己的数据存储和业务逻辑。
Docker 容器可以用于封装每个微服务及其依赖项，实现独立的部署、扩展和管理。
2.持续集成和持续部署（CI/CD）
Docker 提供了一致的运行环境，使得开发团队可以在开发、测试和生产环境中使用相同的容器。
CI/CD 工具可以在 Docker 容器中运行构建和测试，并通过容器实现简化的部署流程。
3.开发环境隔离
Docker 可以创建包含应用程序及其依赖项的容器，确保在不同开发者的机器上具有相同的运行环境，从而减少由于环境差异导致的问题。
4.多云环境部署：
Docker 提供了跨云平台的可移植性，容器可以在不同云上以相同的方式运行。这有助于实现多云环境中的应用程序部署和迁移。
5.大规模容器编排
使用容器编排工具如 Kubernetes、Docker Swarm 等，可以自动化容器的部署、扩展和管理，这对于大规模的容器化应用程序是至关重要的。
6.快速测试和部署
容器的轻量级特性使得容器的启动、停止和销毁变得非常迅速，从而加速了开发周期和快速部署的需求。
作者简介
陈睿|mikechen，10年+大厂架构经验，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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