Docker 与虚拟机
Docker 与虚拟机
虚拟机：
我们传统的虚拟机需要模拟整台机器包括硬件，每台虚拟机都需要有自己的操作系统，虚拟机一旦被开启，预分配给他的资源将全部被占用。，每一个虚拟机包括应用，必要的二进制和库，以及一个完整的用户操作系统。
Docker：
容器是通过一种虚拟化技术来隔离运行在主机上不同进程，从而达到进程之间、进程和宿主操作系统相互隔离、互不影响的技术。这种相互孤立进程就叫容器，它有自己的一套文件系统资源和从属进程。
容器技术是和我们的宿主机共享硬件资源及操作系统可以实现资源的动态分配。
容器包含应用和其所有的依赖包，但是与其他容器共享内核。容器在宿主机操作系统中，在用户空间以分离的进程运行。
左图是虚拟机
从下到上理解:
- 服务器（Server），属于基础设施(Infrastructure)。基础设施可以是你的个人电脑，数据中心的服务器，或者是云主机。
- 操作系统（Host OS）
- 虚拟机管理系统(Hypervisor)。利用Hypervisor，可以在主操作系统之上运行多个不同的从操作系统。类型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit，支持Windows的Hyper-V、Xen以及KVM。类型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare workstation。
- 客户机操作系统(Guest OS)。假设你需要运行3个相互隔离的应用，则需要使用Hypervisor启动3个客户机操作系统，也就是3个虚拟机。这些虚拟机都非常大，也许有700MB，这就意味着它们将占用2.1GB的磁盘空间。更糟糕的是，它们还会消耗很多CPU和内存。
- 各种依赖。每一个客户机操作系统都需要安装许多依赖。如果你的应用需要连接PostgreSQL的话，则需要安装libpq-dev；如果你使用Ruby的话，应该需要安装gems；如果使用其他编程语言，比如Python或者Node.js，都会需要安装对应的依赖库。
- 应用。安装依赖之后，就可以在各个客户机操作系统分别运行应用了，这样各个应用就是相互隔离的。
由于有了多个操作系统，所以虚拟机的架构中我们知道每个虚机中都有一个独立的Kernel.
上面的右图是容器
从下到上理解上图:
- 服务器（Server）。
- 操作系统（Host OS）
- Docker 引擎(Docker Engine)，用来运行和管理容器的核心软件
- 各种依赖。对于Docker，应用的所有依赖都打包在Docker镜像中，Docker容器是基于Docker镜像创建的。
- 应用。应用的源代码与它的依赖都打包在Docker镜像中，不同的应用需要不同的Docker镜像。不同的应用运行在不同的Docker容器中，它们是相互隔离的。
很明显图中只有一个操作系统，即只有一个独立的Kernel.
我们知道每个操作系统有多个进程(Process)
简单来讲容器可以理解为进程沙盒(sandbox)
那到底这个进程沙盒里装了些什么呢？
- process namespace (进程命名空间): 来规定可以使用什么资源
- Cgroups (控制组) ： 来规定可以用多少资源：如CPU,内存, 网络等
- Union-capable file system: 把不同文件联合到一个挂载点的文件系统服务
在linux系统中有6种Namespace可以给linux资源提供进程级别的隔离。Namespace保证了每个容器只可以看到它自己所拥有的环境，并且不会影响运行在其他容器中的进程。
Namespace也让容器拥有自己的网络设备，因此每一个容器都有自己的IP地址和主机名，这让容器之间可以相互独立。
虚拟机和容器都是在硬件和操作系统以上的，虚拟机有Hypervisor层，Hypervisor是整个虚拟机的核心所在。他为虚拟机提供了虚拟的运行平台，管理虚拟机的操作系统运行。每个虚拟机都有自己的系统和系统库以及应用。
容器没有Hypervisor这一层，并且每个容器是和宿主机共享硬件资源及操作系统，那么由Hypervisor带来性能的损耗，在linux容器这边是不存在的。
但是虚拟机技术也有其优势，能为应用提供一个更加隔离的环境，不会因为应用程序的漏洞给宿主机造成任何威胁。同时还支持跨操作系统的虚拟化，例如你可以在linux操作系统下运行windows虚拟机。
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，所有应用共用主机操作系统，因此在体量上，Docker较虚拟机更轻量级，在性能上优于虚拟化，接近裸机性能。从应用场景来 看，Docker和虚拟化则有各自擅长的领域，在软件开发、测试场景和生产运维场景中各有优劣
具体对比：
1. docker启动快速属于秒级别。虚拟机通常需要几分钟去启动。
2. docker需要的资源更少，docker在操作系统级别进行虚拟化，docker容器和内核交互，几乎没有性能损耗，性能优于通过Hypervisor层与内核层的虚拟化。；
3. docker更轻量，docker的架构可以共用一个内核与共享应用程序库，所占内存极小。同样的硬件环境，Docker运行的镜像数远多于虚拟机数量。对系统的利用率非常高
4. 与虚拟机相比，docker隔离性更弱，docker属于进程之间的隔离，虚拟机可实现系统级别隔离；
5. 安全性： docker的安全性也更弱。Docker的租户root和宿主机root等同，一旦容器内的用户从普通用户权限提升为root权限，它就直接具备了宿主机的root权限，进而可进行无限制的操作。虚拟机租户root权限和宿主机的root虚拟机权限是分离的，并且虚拟机利用如Intel的VT-d和VT-x的ring-1硬件隔离技术，这种隔离技术可以防止虚拟机突破和彼此交互，而容器至今还没有任何形式的硬件隔离，这使得容器容易受到攻击。
6. 可管理性：docker的集中化管理工具还不算成熟。各种虚拟化技术都有成熟的管理工具，例如VMware vCenter提供完备的虚拟机管理能力。
7. 高可用和可恢复性：docker对业务的高可用支持是通过快速重新部署实现的。虚拟化具备负载均衡，高可用，容错，迁移和数据保护等经过生产实践检验的成熟保障机制，VMware可承诺虚拟机99.999%高可用，保证业务连续性。
8. 快速创建、删除：虚拟化创建是分钟级别的，Docker容器创建是秒级别的，Docker的快速迭代性，决定了无论是开发、测试、部署都可以节约大量时间。
9. 交付、部署：虚拟机可以通过镜像实现环境交付的一致性，但镜像分发无法体系化；Docker在Dockerfile中记录了容器构建过程，可在集群中实现快速分发和快速部署;
什么是Kernel?
简单来讲Kernel 就是连接操作系统(OS)和硬件(Hardware)的一个中间组件。
大概个架构图如下
