容器 What, Why, How - 天天5分鐘玩轉容器技術（6）

學習任何東西均可以按照3W的框架進行，容器技術也是同樣，先回答 What、Why 和 How 這三個問題。

 

What - 什麼是容器？

容器是一種輕量級、可移植、自包含的軟件打包技術，使應用程序能夠在幾乎任何地方以相同的方式運行。開發人員在本身筆記本上建立並測試好的容器，無需任何修改就可以在生產系統的虛擬機、物理服務器或公有云主機上運行。

容器與虛擬機

談到容器，就不得不將它與虛擬機進行對比，由於二者都是爲應用提供封裝和隔離。

容器由兩部分組成：

1. 應用程序自己

2. 依賴：好比應用程序須要的庫或其餘軟件

容器在 Host 操做系統的用戶空間中運行，與操做系統的其餘進程隔離。這一點顯著區別於的虛擬機。

傳統的虛擬化技術，好比 VMWare, KVM, Xen，目標是建立完整的虛擬機。爲了運行應用，除了部署應用自己及其依賴（一般幾十 MB），還得安裝整個操做系統（幾十 GB）。

下圖展現了兩者的區別。

如圖所示，因爲全部的容器共享同一個 Host OS，這使得容器在體積上要比虛擬機小不少。另外，啓動容器不須要啓動整個操做系統，因此容器部署和啓動速度更快，開銷更小，也更容易遷移。

Why - 爲何須要容器？

爲何須要容器？容器到底解決的是什麼問題？
簡要的答案是：容器使軟件具有了超強的可移植能力。

容器解決的問題

咱們來看看今天的軟件開發面臨着怎樣的挑戰？

現在的系統在架構上較十年前已經變得很是複雜了。之前幾乎全部的應用都採用三層架構（Presentation/Application/Data），系統部署到有限的幾臺物理服務器上（Web Server/Application Server/Database Server）。

而今天，開發人員一般使用多種服務（好比 MQ，Cache，DB）構建和組裝應用，並且應用極可能會部署到不一樣的環境，好比虛擬服務器，私有云和公有云。

一方面應用包含多種服務，這些服務有本身所依賴的庫和軟件包；另外一方面存在多種部署環境，服務在運行時可能須要動態遷移到不一樣的環境中。這就產生了一個問題：

如何讓每種服務可以在全部的部署環境中順利運行？

因而咱們獲得了下面這個矩陣：

各類服務和環境經過排列組合產生了一個大矩陣。開發人員在編寫代碼時須要考慮不一樣的運行環境，運維人員則須要爲不一樣的服務和平臺配置環境。對他們雙方來講，這都是一項困難而艱鉅的任務。

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，運輸業面臨着相似的問題。

每一次運輸，貨主與承運方都會擔憂因貨物類型的不一樣而致使損失，好比幾個鐵桶錯誤地壓在了一堆香蕉上。另外一方面，運輸過程當中須要使用不一樣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，而後裝上船，到岸後又卸下船，再裝上火車，到達目的地，最後卸貨。一半以上的時間花費在裝、卸貨上，並且搬上搬下還容易損壞貨物。

這一樣也是一個 NxM 的矩陣。

幸運的是，集裝箱的發明解決這個難題。

任何貨物，不管鋼琴仍是保時捷，都被放到各自的集裝箱中。集裝箱在整個運輸過程當中都是密封的，只有到達最終目的地才被打開。標準集裝箱能夠被高效地裝卸、重疊和長途運輸。現代化的起重機能夠自動在卡車、輪船和火車之間移動集裝箱。集裝箱被譽爲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，爲代碼提供了一個基於容器的標準化運輸系統。Docker 能夠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。容器能夠運行在幾乎全部的操做系統上。

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，多是由於容器比集裝箱更抽象，更適合軟件領域的原故吧。

我我的認爲：在老外的思惟中，「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

咱們能夠看看集裝箱思想是如何與 Docker 各類特性相對應的。

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	標準形狀和接口容許集裝箱被裝卸到各類交通工具，整個運輸過程無需打開	容器無需修改即可運行在幾乎全部的平臺上 -- 虛擬機、物理機、公有云、私有云
隔離性	集裝箱能夠重疊起來一塊兒運輸，香蕉不再會被鐵桶壓爛了	資源、網絡、庫都是隔離的，不會出現依賴問題
自動化	標準接口使集裝箱很容易自動裝卸和移動	提供 run, start, stop 等標準化操做，很是適合自動化
高效性	無需開箱，可在各類交通工具間快速搬運	輕量級，可以快速啓動和遷移
職責分工	貨主只需考慮把什麼放到集裝箱裏；承運方只需關心怎樣運輸集裝箱	開發人員只需考慮怎麼寫代碼；運維人員只需關心如何配置基礎環境

容器的優點

對於開發人員 - Build Once, Run Anywhere

容器意味着環境隔離和可重複性。開發人員只需爲應用建立一次運行環境，而後打包成容器即可在其餘機器上運行。另外，容器環境與所在的 Host 環境是隔離的，就像虛擬機同樣，但更快更簡單。

對於運維人員 - Configure Once, Run Anything

只須要配置好標準的 runtime 環境，服務器就能夠運行任何容器。這使得運維人員的工做變得更高效，一致和可重複。容器消除了開發、測試、生產環境的不一致性。

How - 容器是如何工做的？

從下節開始咱們將學習容器核心知識的最主要部分。首先會介紹 Docker 的架構，而後分章節詳細討論 Docker 的鏡像、容器、網絡和存儲。