Docker容器工作原理详解(图文全面总结)

Docker是云原生的核心，掌握好Docker容器更有利于掌握好Docker@mikechen

Docker

Docker最初是由一家名为dotCloud的公司开发的，该公司后来更名为Docker Inc。

Docker通过提供一个简单易用的工具和平台，极大地简化了容器的创建、部署和管理。

尽管Linux容器技术早已存在，但直到2013年，Docker的出现才真正使其变得普及。

在 2013 年的 PyCon 大会 上，Solomon 发布了 Docker 项目的第一个版本，并宣布开源。

一夜之间，Docker 引爆了技术圈：

• 开发者用它来“打包运行环境”；

• 运维用它来“一键部署”；

• 大公司纷纷拥抱（Google、Red Hat、AWS、Microsoft…）。

这标志着容器从“底层技术”转变为“开发部署标准”。

Docker容器原理

Docker的核心在于其三个关键组件：镜像（Images）、容器（Containers）和仓库。

Docker容器原理，如下图所示：

Docker镜像

Docker 镜像是一个只读模板，用于创建 Docker 容器。

它包含了应用运行所需的所有内容：操作系统环境、程序文件、库、配置等。

镜像基于 UnionFS（联合文件系统） 构建，由多层叠加组成，每一层代表一次变更：

+-------------------------+  ← 应用层（如 Flask 程序）
| app.py, requirements.txt|
+-------------------------+  ← 依赖层（pip install flask）
| Python 环境             |
+-------------------------+  ← 基础层（Ubuntu / Alpine）
| 操作系统基础环境        |
+-------------------------+

这些层彼此独立、可复用，从而提高镜像构建效率。

Docker容器

容器是镜像运行后的实例，是一个隔离的进程环境，拥有自己的文件系统、网络、PID 空间等，但共享宿主机内核。

Docker 在运行容器时会做以下几件事：

1. 读取镜像并加载只读层；

2. 创建一个新的可写层（容器层）；

3. 启动容器进程（PID=1）；

4. 设置命名空间（Namespace）和资源限制（Cgroups）。

容器提供了一个隔离的运行环境，使得应用程序可以在其中独立运行，互不干扰。

Docker仓库

仓库是集中存储和分发镜像的地方，就像 GitHub 是代码的仓库，Docker Hub 是镜像的仓库。

三者关系，如下：

   ┌────────────┐
   │  镜像 Image│  ← 构建于 Dockerfile
   └────┬───────┘
        │
 docker run
        ↓
┌───────┴───────┐
│   容器 Container│ ← 镜像的运行态 + 可写层
└───────┬───────┘
        │
docker commit/push
        ↓
┌───────┴───────┐
│ 仓库 Registry  │ ← 存储与共享镜像的平台
└───────────────┘

镜像是构建基础，容器是运行实例，仓库是镜像来源。

三者构成了 Docker 技术的完整闭环，支撑起整个容器生态系统。