Docker学习笔记（一）概念理解

一、什么是docker容器

        Docker容器是一种轻量级、可移植的软件封装技术，它允许开发者将应用程序及其依赖、配置文件、运行环境等打包到一个独立的、自包含的执行单元中。容器与虚拟机相似，都提供了隔离的运行环境，但容器更加轻量级，因为它不需要像虚拟机那样为每个应用配备完整的操作系统；而是共享主机的操作系统内核，同时利用资源隔离机制（如cgroups和命名空间）来保证容器间互不影响。

Docker容器的核心优势包括：

1. 轻量级：启动和停止速度极快，资源利用率高，相比传统虚拟机，容器在内存和CPU使用上更为高效。
2. 标准化：Docker镜像提供了一种标准化的软件打包和交付方式，使得应用程序可以在任何支持Docker的环境中一致地运行，实现了“一次构建，到处运行”。
3. 隔离性：每个容器都在自己的视图中运行，拥有独立的文件系统、网络配置、进程空间等，与宿主机和其他容器隔离。
4. 可移植性：Docker容器可以在不同的硬件平台、操作系统和云环境中无缝迁移。
5. 可扩展性：易于创建、复制和销毁容器，便于实现水平扩展和负载均衡。

容器与虚拟机的区别

        为什么要和虚拟机做比较，用过虚拟机的同学应该知道，虚拟机也是将主机资源分配出一部分，进行隔离，提供另一个系统环境。但是虚拟机是模拟出了一台完整的电脑，包括它的硬件资源，虚拟机是可以像电脑一样进入bios中，使用u盘安装系统的。

容器

        容器是应用层的抽象，它将代码和依赖关系打包在一起。多个容器可以在同一台机器上运行，并与其他容器共享操作系统内核，每个容器在用户空间中作为独立进程运行。容器占用的空间比VM少（容器映像的大小通常为几十MB），可以处理更多的应用程序，并且需要更少的VM和操作系统。

虚拟机

        虚拟机（VM）是物理硬件的抽象，将一台服务器转变为多台服务器。管理程序允许多台VM在单台机器上运行。每个VM都包含操作系统的完整副本，应用程序，必要的二进制文件和库 - 占用数十GB。虚拟机也可能很慢启动。

为什么要使用容器？

        首先建立在我们需要环境隔离的基础上。
        根据上面的介绍，可以看出虚拟机，是主机级虚拟化，完整的虚拟出一台计算机，然后在虚拟出来的机器上安装操作系统，做到环境隔离。想想我们的服务部署在虚拟机上是什么情况。

        如上图所示，在宿主机中安装了系统，系统中安装了虚拟机，虚拟机虚拟出一台计算机，在虚拟计算机中安装完整的系统，再将服务部署在虚拟系统中。
       部署的服务受虚拟机的内核调度，虚拟机受主机的调度，多层及下主机资源产生了严重的浪费。如果要在一台机器上部署多个服务，还要环境隔离，那就需要有多个虚拟机，所需要的资源也就不言而喻。

如果使用容器是什么样的呢？

        容器是在主机的操作系统中，隔离出单独的用户空间，每个都是单独的沙箱，环境互不影响。需要的系统资源也只是服务所需要的资源，减少了虚拟主机的资源开销。

 二、什么是镜像

Docker镜像（Docker Image）是Docker技术中的核心组件之一，它是一个轻量级、可执行的独立软件包，充当了创建Docker容器的蓝图或模板。镜像定义了运行应用程序所需的所有内容，包括代码、运行时环境（如Python、Node.js等）、库依赖、环境变量、配置文件以及操作系统的层。每个Docker容器都是从某个镜像实例化而来的。

Docker镜像的几个关键特性包括：

1. 分层结构：Docker镜像是由多个层（layers）组成的，每一层代表了文件系统的差异变更。这种分层设计使得镜像的构建、传输和存储更加高效。当一个层被更改或添加，只会保存该层的差异部分，而非整个镜像，这有助于减小存储占用和加速镜像的传输过程。

2. 不可变性：一旦构建完成，镜像的内容就是静态的、只读的。这意味着运行时对容器的修改不会影响到原始镜像，保证了环境的一致性和可复现性。

3. 内容寻址：每个镜像层都有一个唯一的ID，通常是通过SHA256算法计算得出的校验和，确保了镜像的唯一性和完整性。当从Docker Hub或其他注册表下载镜像时，Docker会检查本地是否已存在相同的层，从而避免重复下载，提高了效率。

4. 可移植性：Docker镜像可以在任何支持Docker的平台上运行，确保了应用程序在不同环境之间的一致运行，实现了“一次构建，到处运行”的理念。

5. 创建与管理：用户可以通过Dockerfile来定义和自动化构建镜像的过程，也可以基于现有镜像使用docker commit命令创建新镜像，或者通过docker pull命令从Docker Hub等镜像仓库下载镜像，使用docker images命令查看本地镜像列表。

三、什么是仓库

Docker仓库（Docker Repository）是集中存储和分发Docker镜像的场所，类似于代码仓库用于存储代码一样，Docker仓库用于存放用户创建或下载的Docker镜像（可以理解为软件商店）。仓库是Docker生态系统中非常关键的一部分，它支持Docker镜像的分享、重用和版本控制。

Docker仓库可以分为两大类：

1. 公共仓库：最知名的公共仓库是Docker Hub，这是Docker官方维护的服务，用户可以免费上传和下载镜像。Docker Hub上存有成千上万的镜像，包括各种流行的应用、服务以及基础镜像，如Ubuntu、Nginx、MySQL等。任何人都可以搜索、下载这些镜像来使用，也可以上传自己的镜像供他人使用。

2. 私有仓库：除了公共仓库，用户或组织还可以搭建自己的私有仓库，用于存储和管理不想公开的镜像，或满足企业内部的安全和合规要求。私有仓库可以使用Docker官方提供的Docker Registry软件来部署，也可以使用第三方的私有仓库解决方案，如Harbor、GitLab Container Registry等。

Docker仓库的工作原理涉及仓库注册服务器（Registry），这是一个存储和分发镜像的服务端组件。每个仓库可以包含多个镜像，每个镜像又有不同的标签（tags），标签用来标记镜像的版本或变体。当用户执行docker pull或docker push命令时，实际上是在与仓库注册服务器进行通信，以下载或上传镜像。

参考文章：Docker容器技术----什么是容器？ - 简书