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什么是容器?什么是Docker?
容器是一種輕量級、可移植、自包含的軟件打包技術,使應用程序可以在幾乎任何地方以相同的方式運行。開發人員在自己筆記本上創建並測試好的容器,無需任何修改就能夠在生產系統的虛擬機、物理服務器或公有雲主機上運行。Docker是容器的一種,還有其他容器,比如 CoreOS 的 rkt。
容器與虛擬機
容器由兩部分組成:
- 應用程序本身
- 依賴:比如應用程序需要的庫或其他軟件
容器在 Host 操作系統的用戶空間中運行,與操作系統的其他進程隔離。這一點顯著區別於的虛擬機。
傳統的虛擬化技術,比如 VMWare, KVM, Xen,目標是創建完整的虛擬機。為了運行應用,除了部署應用本身及其依賴(通常幾十 MB),還得安裝整個操作系統(幾十 GB)。
下圖展示兩者區別:
由於所有的容器共享同一個 Host OS,這使得容器在體積上要比虛擬機小很多。另外,啟動容器不需要啟動整個操作系統,所以容器部署和啟動速度更快,開銷更小,也更容易遷移。
為什么需要容器?
簡要的答案是:容器使軟件具備了超強的可移植能力。
今天開發人員通常使用多種服務(比如 MQ,Cache,DB)構建和組裝應用,而且應用很可能會部署到不同的環境,比如虛擬服務器,私有雲和公有雲。
一方面應用包含多種服務,這些服務有自己所依賴的庫和軟件包;另一方面存在多種部署環境,服務在運行時可能需要動態遷移到不同的環境中。這就產生了一個問題:
如何讓每種服務能夠在所有的部署環境中順利運行?
於是我們得到了下面這個矩陣:
各種服務和環境通過排列組合產生了一個大矩陣。開發人員在編寫代碼時需要考慮不同的運行環境,運維人員則需要為不同的服務和平台配置環境。對他們雙方來說,這都是一項困難而艱巨的任務。
如何解決這個問題呢?
聰明的技術人員從傳統的運輸行業找到了答案。
幾十年前,運輸業面臨着類似的問題。
每一次運輸,貨主與承運方都會擔心因貨物類型的不同而導致損失,比如幾個鐵桶錯誤地壓在了一堆香蕉上。另一方面,運輸過程中需要使用不同的交通工具也讓整個過程痛苦不堪:貨物先裝上車運到碼頭,卸貨,然后裝上船,到岸后又卸下船,再裝上火車,到達目的地,最后卸貨。一半以上的時間花費在裝、卸貨上,而且搬上搬下還容易損壞貨物。
這同樣也是一個 NxM 的矩陣。
幸運的是,集裝箱的發明解決這個難題。
任何貨物,無論鋼琴還是保時捷,都被放到各自的集裝箱中。集裝箱在整個運輸過程中都是密封的,只有到達最終目的地才被打開。標准集裝箱可以被高效地裝卸、重疊和長途運輸。現代化的起重機可以自動在卡車、輪船和火車之間移動集裝箱。集裝箱被譽為運輸業與世界貿易最重要的發明。
Docker 將集裝箱思想運用到軟件打包上,為代碼提供了一個基於容器的標准化運輸系統。Docker 可以將任何應用及其依賴打包成一個輕量級、可移植、自包含的容器。容器可以運行在幾乎所有的操作系統上。
其實,“集裝箱” 和 “容器” 對應的英文單詞都是 “Container”。
“容器” 是國內約定俗成的叫法,可能是因為容器比集裝箱更抽象,更適合軟件領域的原故吧。
我個人認為:在老外的思維中,“Container” 只用到了集裝箱這一個意思,Docker 的 Logo 不就是一堆集裝箱嗎?
Docker的特性
特性 | 集裝箱 | Docker |
---|---|---|
打包對象 | 幾乎任何貨物 | 任何軟件及其依賴 |
硬件依賴 | 標准形狀和接口允許集裝箱被裝卸到各種交通工具,整個運輸過程無需打開 | 容器無需修改便可運行在幾乎所有的平台上 -- 虛擬機、物理機、公有雲、私有雲 |
隔離性 | 集裝箱可以重疊起來一起運輸,香蕉再也不會被鐵桶壓爛了 | 資源、網絡、庫都是隔離的,不會出現依賴問題 |
自動化 | 標准接口使集裝箱很容易自動裝卸和移動 | 提供 run, start, stop 等標准化操作,非常適合自動化 |
高效性 | 無需開箱,可在各種交通工具間快速搬運 | 輕量級,能夠快速啟動和遷移 |
職責分工 | 貨主只需考慮把什么放到集裝箱里;承運方只需關心怎樣運輸集裝箱 | 開發人員只需考慮怎么寫代碼;運維人員只需關心如何配置基礎環境 |
容器的優勢
對於開發人員 - Build Once, Run Anywhere
容器意味着環境隔離和可重復性。開發人員只需為應用創建一次運行環境,然后打包成容器便可在其他機器上運行。另外,容器環境與所在的 Host 環境是隔離的,就像虛擬機一樣,但更快更簡單。
對於運維人員 - Configure Once, Run Anything
只需要配置好標准的 runtime 環境,服務器就可以運行任何容器。這使得運維人員的工作變得更高效,一致和可重復。容器消除了開發、測試、生產環境的不一致性。