开发者们，Docker到底是什么，能干什么？

背景

随着云原生、容器化、微服务、k8s等技术的发展，容器Docker也火了一把，同时也逐渐被软件开发者在实践中进行运用。个人在目前接手的项目、参与的项目或技术交流中，发现Docker已经非常普及。

对于大多数开发者来说，Docker之所以被广泛使用，最主要的原因可能就是方便，它提供了一套标准化的解决方案，极大地提升了部署、发布、运维的效率。因此，如果你的项目中目前还没有使用Docker，或者想深入了解一下Docker，这篇文章值得你一读。

Docker是什么？

在聊Docker是什么之前，我们先来回顾一下传统的产品开发上线涉及到的难点。一款产品从开发到上线，经历了开发环境、测试环境、生产环境等不同的操作系统、运行环境和应用配置等环境。在项目管理中，还涉及到不同版本以及不同版本之间兼容性等问题。

这些问题对开发人员和运维人员都是极大的考验，同时对各方的协作也有一定的要求。不然就会出现”代码在我这里运行的好好的啊“，这种尴尬的局面。而Docker的出现就是提供了一套用来解决此类问题的标准解决方案。

Docker的口号是”一次创建或配置，可以在任意地方正常运行“。如口号所说，Docker的出现对于开发和运维人员是一大福音，基于Docker可以方便地搞定标准化的发布流程，再也不用纠结不同环境导致的问题了。

其实，Docker的使用可以理解为：软件是带环境安装的，也就是说，安装的时候把原始环境一模一样的复制过来一份。这样也就消除了不同机器运行结果不同的问题。

那么，Docker是什么呢？Docker是一个开源的应用容器引擎，基于Go语言，并遵从Apache2.0协议开源。它可以让开发者打包应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上，也可以实现虚拟化。Docker可用于开发应用、交付应用、运行应用等场景。

容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口，更重要的是容器性能开销极低。Docker允许用户将基础设施中的应用单独分割出来，形成更小的部分容器，从而提高软件交付速度。

Docker从17.03版本之后分为CE（Community Edition: 社区版）和EE（Enterprise Edition: 企业版），通常使用社区版就可以满足大多数业务场景。

Docker容器与虚拟机的区别

Docker容器与虚拟机很相似，但它们之间又有着很大的区别。

虚拟机是通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。创建虚拟机时，会将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存，每个虚拟机都有独立的硬盘和操作系统，可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。

虚拟机会消耗大量系统资源和开销，尤其是当多个虚拟机在同一物理服务器上运行时，每个虚拟机都有自己的子操作系统，大量精力以及资源被用于虚拟化的部署和运行上。

容器类似于虚拟机，只是容器不是完整的操作系统，容器通常只包含必要的操作系统包和应用程序，这就是它们轻量级的原因。

可以出，传统的虚拟机是在宿主机之上，又添加了一个新的操作系统，这就导致了虚拟机的臃肿，不适合迁移。而Docker是直接寄存在宿主机上，完全就会避免大部分虚拟机带来的困扰。

Docker是一个黑盒的进程，区别于传统的进程，Docker可以独立出一个自己的空间，不会使得在Docker中的行为以及变量溢出到宿主机上。

容器与虚拟机的各项区别：

Docker能做什么？

那么，当在开发中使用了Docker能为我们带来哪些便利呢？先来看一张图。

在没有使用Docker时，我们开发完毕一个项目，需要打成war包或jar包。然后，在服务器上进行各种环境的安装、配置以及应用程序维护，比如：JDK、Tomcat、数据库等。

而且，上述的配置在开发环境、测试服务器、生产服务器（通常会有很多个），都需要进行一遍同样的操作，工作量相当繁重。在使用了Docker之后，我们可以自己创建一个空的镜像从头构建，也可以使用公共仓库中已经构建好的镜像，直接使用。当需要在不同环境中进行部署时，直接使用构建好的镜像即可，一次构建，多环境多次使用，方便快捷。

Docker的6大优势

对比传统的运维发布方式，Docker有以下6大优势：

1、更高效地利用系统资源

Docker对系统资源的利用率更高。因为容器不用硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，无论是应用执行速度、内存损耗或者文件的存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，相比虚拟机技术，相同配置的主机，往往可以运行更多数量的应用。

2、更快的启动时间

传统的虚拟机技术启动应用服务往往是分钟级别的，而Docker由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间，大大的节约了开发、测试、部署的时间。

3、一致的运行环境开发中常见的问题是环境一致性问题，由于开发测试生产环境的不一致，导致有些bug没能在开发过程中被发现，而Docker的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现“代码在我机器上能跑，这不怪我啊”这类问题。

4、持续交付和部署对开发和运维（DevOps）来说，最希望的就是一次创建或配置，可以在任意地方正常运行，使用Docker可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。

5、更轻松迁移Docker确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易，Docker可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本，其运行结果是一致的。因此用户不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。

6、更轻松的维护和拓展

Docker使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得十分简单。此外，Docker团队同各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官网镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。

Docker的基础概念

在使用Docker时，我们要掌握Docker中的一些核心组件及概念。

来看一张Docker的架构图：

Docker的基本组成是由镜像（image）、容器（container）、仓库（repository）构成。

镜像（image）

Docker镜像就是一个只读的模板，是文件与meta data的集合。镜像是基于分层的实现的，每一层都可以添加删除文件，从而形成新的镜像。

镜像可以理解为是一个树状结构，每一个镜像都会依赖于另一个镜像，这个依赖关系体现在Docker镜像制作的Dockerfile中的FROM指令上的。

镜像可以用来创建Docker容器，一个镜像可以创建多个容器。

容器（container）

Docker利用容器独立运行的一个或一组应用。容器是用镜像创建的运行实例，是在image的最后一层上面再添加一层。容器的定义和镜像几乎一模一样，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的。

容器与镜像相对比：镜像负责存储和分发，容器负责运行，它们之间的关系可以类比Java中类和实例的关系。

容器可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。可以把容器看做是一个简易版的Linux环境和运行在其中的应用程序。

仓库（repository）

仓库是集中存放镜像文件的场所，它有点类似于Maven/Git的仓库，当我们需要镜像文件时，可以从远程仓库中拉取。

仓库和仓库注册服务器（Registry）是有区别的。仓库注册服务器上存放着多个仓库，每个仓库中又包含了多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag）。

仓库分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。目前最大的公开仓库是Docker Hub。