Docker筆記（一）：什么是Docker

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1. 前言

接觸Docker也有兩年多了，斷斷續續玩過一些應用場景，如安裝一些常用工具服務，部署業務項目，基於gitlab+jenkins pipeline+docker的CI/CD實現等。了解其基本知識與操作，但不能說深度掌握，故借此系列進行梳理與學習，也希望對有意學習Docker的人提供參考。

2. Docker簡介

Docker最初是dotCloud公司（后來也改名為Docker）的一個內部項目，於2013年3月開源。Docker使用Google推出的Go語言實現，基於Linux內核的cgroup、namespace、Union FS等技術（先不用急着了解這些都是啥），對進程進行隔離，是操作系統層面的虛擬化技術。相對於傳統的硬件層面的虛擬化技術（虛擬機），Docker顯得更為輕量化。下圖為傳統虛擬機與Docker的結構對比

由上圖可看出傳統虛擬機技術是在硬件層面虛擬出一套硬件（CPU、內存、磁盤、網卡等）后，在其上運行一個完整的操作系統，再在操作系統上運行應用進程；而Docker的應用進程是直接運行在宿主機的內核上，也不需要進行硬件虛擬，因此，Docker要比傳統虛擬機更為輕便。

總結Docker相對傳統虛擬化技術的優勢如下：

1. 更高的資源利用率：Docker不需要硬件虛擬與運行完整操作系統的開銷，所以資源利用率更高，同樣配置的主機，采用Docker往往可以運行更多數量的應用。
2. 更高效的使用體驗：在操作系統上安裝一些常用軟件，如mysql，redis等，往往需要折騰好一陣，有些還要手動安裝各種依賴，而采用Docker，可能幾行命令就可以讓一個服務快速運行起來。
3. 一致的運行環境：Docker鏡像功能可以把程序運行需要的環境進行封裝，確保程序在開發、測試、生產環境都能保持一致性，避免因環境不一致導致程序運行異常。
4. CI/CD支持：使用Docker可以定制鏡像來實現持續集成、持續部署，如基於gitlab + jenkins pipeline + docker的自動化部署。
5. 更輕松的維護：因為Docker保證了運行環境的一致性，因此應用的遷移或縮放將變得很容易；Docker的分層存儲與鏡像技術，也使得應用重復部分的復用變得更簡單，基於基礎鏡像可以進一步擴展定義自己的鏡像，也可以直接使用官方鏡像來使用。

3. Docker的基本架構

Docker的基本架構圖如下

主要包括幾部分：

1. Docker daemon（Docker守護進程 dockerd）：Docker的執行引擎，負責監聽處理Docker客戶端請求與管理Docker相關對象，如鏡像、容器、網絡、數據卷等。一個Docker守護進程可與其它Docker守護進程進行通信，作為Docker服務進行管理。
2. Docker client（Docker客戶端 docker）：Docker客戶端（docker CLI命令）是大多數用戶用來與Docker守護進程交互的方式，比如你在命令行執行docker run，Docker客戶端將發送該命令請求到Docker守護進程，由守護進程執行。Docker客戶端可通過REST API, UNIX Socket或網絡接口來與Docker守護進程進行通信，並且可與多個Docker守護進程進行通信。
3. Docker Registry（Docker注冊中心）：用來存儲Docker鏡像的倉庫，類似於Maven的Nexus。Docker官方提供了一個公共鏡像倉庫Docker Hub（ https://hub.docker.com/ ），docker相關命令默認會從Docker Hub上搜索與下載鏡像，我們可以配置一些國內鏡像倉庫地址來進行加速，甚至搭建自己的私有鏡像倉庫。
4. Docker Objects：Docker管理的對象，主要包括鏡像、容器、網絡、數據卷等。

4. Docker的用途

根據第二部分Docker的優勢及筆者的經驗來看，目前Docker主要用於

1. 常用軟件服務的搭建運行，如Mysql、Redis、Nginx等
2. 業務服務的發布部署，尤其是基於SpringBoot的微服務
3. CI/CD實現，結合Gitlab的webhook，Jenkins的pipeline，實現自動化集成與部署
4. 快速的彈性伸縮，在容器集群化管理的場景中，如Swarm、K8s解決方案中，可基於容器對服務進行快速的彈性伸縮來應對業務量的突發情況
5. 執行環境封裝，如一些深度學習框架模型，打成Docker鏡像的方式進行發布，可以快速在不同的環境中運行起來
6. …

5. 總結

在微服務架構、DevOps這些概念盛行的時代，容器化技術變得越來越重要，幾乎成為每一位開發人員需要掌握的技能。本系列文章是筆者基於自身實踐及相關文獻參考，對Docker相關技術進行整理，歡迎關注，共同學習。


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