Docker知识点

一、解决的问题

由于不同的机器有不同的操作系统,以及不同的库和组件,在将一个应用部署到多台机器上需要进行大量的环境配置操作。

Docker 主要解决环境配置问题,它是一种虚拟化技术,对进程进行隔离,被隔离的进程独立于宿主操作系统和其它隔离的进程。使用 Docker 可以不修改应用程序代码,不需要开发人员学习特定环境下的技术,就能够将现有的应用程序部署在其它机器上。

二、与虚拟机的比较

虚拟机也是一种虚拟化技术,它与 Docker 最大的区别在于它是通过模拟硬件,并在硬件上安装操作系统来实现。

比较两图的差异,左图虚拟机的Guest OS层和Hypervisor层在docker中被Docker Engine层所替代。虚拟机的Guest OS即为虚拟机安装的操作系统,它是一个完整操作系统内核;虚拟机的Hypervisor层可以简单理解为一个硬件虚拟化平台,它在Host OS是以内核态的驱动存在的。

虚拟机实现资源隔离的方法是利用独立的OS,并利用Hypervisor虚拟化CPU、内存、IO设备等实现的。例如,为了虚拟CPU,Hypervisor会为每个虚拟的CPU创建一个数据结构,模拟CPU的全部寄存器的值,在适当的时候跟踪并修改这些值。需要指出的是在大多数情况下,虚拟机软件代码是直接跑在硬件上的,而不需要Hypervisor介入。只有在一些权限高的请求下,Guest OS需要运行内核态修改CPU的寄存器数据,Hypervisor会介入,修改并维护虚拟的CPU状态。

Hypervisor虚拟化内存的方法是创建一个shadow page table。正常的情况下,一个page table可以用来实现从虚拟内存到物理内存的翻译。在虚拟化的情况下,由于所谓的物理内存仍然是虚拟的,因此shadow page table就要做到:虚拟内存->虚拟的物理内存->真正的物理内存。

对于IO设备虚拟化,当Hypervisor接到page fault,并发现实际上虚拟的物理内存地址对应的是一个I/O设备,Hypervisor就用软件模拟这个设备的工作情况,并返回。比如当CPU想要写磁盘时,Hypervisor就把相应的数据写到一个host OS的文件上,这个文件实际上就模拟了虚拟的磁盘。

对比虚拟机实现资源和环境隔离的方案,docker就显得简练很多。docker Engine可以简单看成对Linux的NameSpace、Cgroup、镜像管理文件系统操作的封装。docker并没有和虚拟机一样利用一个完全独立的Guest OS实现环境隔离,它利用的是目前linux内核本身支持的容器方式实现资源和环境隔离。简单的说,docker利用namespace实现系统环境的隔离;利用Cgroup实现资源限制;利用镜像实现根目录环境的隔离。

总结一下:

  • 从虚拟化层面来看,传统虚拟化技术是对硬件资源的虚拟,容器技术则是对进程的虚拟,从而可提供更轻量 级的虚拟化,实现进程和资源的隔离。
  • 从架构来看,Docker比虚拟化少了两层,取消了hypervisor层和GuestOS层,使用 Docker Engine 进行调度和隔离

三、优劣势和应用场景

优势

1. 启动速度快

启动虚拟机需要先启动虚拟机的操作系统,再启动应用,这个过程非常慢;

而启动 Docker 相当于启动宿主操作系统上的一个进程。

2. 占用资源少

虚拟机是一个完整的操作系统,需要占用大量的磁盘、内存和 CPU 资源,一台机器只能开启几十个的虚拟机。

而 Docker 只是一个进程,只需要将应用以及相关的组件打包,在运行时占用很少的资源,一台机器可以开启成千上万个 Docker。

3. 更容易迁移

提供一致性的运行环境。直接迁移到不同机器,而不用担心环境

4. 更容易维护

使用分层技术和镜像,使得应用更容易复用

5. 更容易扩展

可以使用基础镜像进一步扩展得到新的镜像,并且官方和开源社区提供了大量的镜像,通过扩展这些镜像可以非常容易得到我们想要的镜像。

劣势

1.资源隔离方面不如虚拟机,docker是利用cgroup实现资源限制的,只能限制资源消耗的最大值,而不能隔绝其他程序占用自己的资源。

2.安全性问题。docker目前并不能分辨具体执行指令的用户,只要一个用户拥有执行docker的权限,那么他就可以对docker的容器进行所有操作,不管该容器是否是由该用户创建。

3. docker目前还在版本的快速更新中,不够稳定

应用场景

1. 持续集成

持续集成指的是频繁地将代码集成到主干上,这样能够更快地发现错误。

Docker 具有轻量级以及隔离性的特点,在将代码集成到一个 Docker 中不会对其它 Docker 产生影响。

2. 提供可伸缩的云服务

根据应用的负载情况,可以很容易地增加或者减少 Docker。

3. 搭建微服务架构

Docker 轻量级的特点使得它很适合用于部署、维护、组合微服务。

四、镜像与容器

镜像是一种静态的结构,可以看成面向对象里面的类,而容器是镜像的一个实例。

镜像包含着容器运行时所需要的代码以及其它组件,它是一种分层结构,每一层都是只读的(read-only layers)。构建镜像时,会一层一层构建,前一层是后一层的基础。镜像的这种分层存储结构很适合镜像的复用以及定制。

构建容器时,通过在镜像的基础上添加一个可写层(writable layer),用来保存着容器运行过程中的修改。

参考链接

1. https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/Docker.md

2. https://www.jianshu.com/p/d3006b8a22ee

3. https://www.cnblogs.com/pangguoping/articles/5515286.html 

posted @ 2020-03-18 22:24  Rogn  阅读(121)  评论(0编辑  收藏