docker运行原理与使用总结

Docker运行原理概述

Client-Server架构

• docker守护进程运行在宿主机上systemctl start docker
• daemon进程通过socket从客户端（docker命令）接受命令来运行管理各个容器
• 容器是一个运行时环境，可以看做是运行中的精简版linux系统

docker容器技术 vs 虚拟机技术（VMware等）

• 对比角度：程序运行所在系统、存储占用、运行性能、移植性（类比JDK）。
• 不再需要Hypevisor硬件资源虚拟化的抽象层，运行在docker容器上的程序直接使用实际宿主物理机的硬件资源，从而在CPU和内存利用率上有明显优势。
• docker新建一个容器时，是直接使用宿主机的内核。VMware新建一个虚拟机时，需要加载GuestOS内核（VMware上下载的各个os），这个过程至少分钟级别，而docker新建容器则是秒级别。
• 官方对比图↓
• docker

•  
• 虚拟机

docker镜像原理

镜像是什么

• 轻量级、可执行的独立软件包
• 打包了运行某个软件（比如Tomcat镜像）所需的所有内容，包括：
• 代码（tomcat代码）
• 运行时环境（OS、JDK）
• 依赖库
• 环境变量
• 配置文件等
• 底层基础是Union File System（联合文件系统）
• UnionFS：一种分层、轻量级且高性能的文件系统，支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，也支持将不同目录挂载到同一虚拟文件系统下。
• 镜像由一层层的文件系统组成，通过分层进行继承。基于基础镜像，可以制作出各种具体的应用镜像。
• 镜像运行时，一次联合加载多个文件系统，根据继承关系进行叠加，最终外部只看到一个文件系统，但拥有了完整的文件和目录结构。

镜像加载原理

• 镜像实际有一层层的文件系统组成，即UnionFS。
• 文件系统层级中主要关注bootfs和rootfs
• bootfs包括BootLoader和kernel（操作系统内核），BootLoader主要是引导加载kernel。同Linux，docker镜像最底层是bootfs。Linux系统启动时，会加载bootfs，然后BootLoader加载kernel（Linux内核）至内存，完成之后内存的使用权由bootfs转移给内核，接着卸载掉bootfs。
• rootfs包含了我们熟悉的Linux文件目录结构：/dev/ /proc/ /bin/ /etc/ 等。对于不同的Linux发行版（Ubuntu、centos等），bootfs基本一致（内核相同，都是Linux-kernel），而rootfs会有差别。
• why一个centos的docker镜像只有200M，而VMware的centos系统镜像几个G？
• 对于一个精简的Linux系统，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就OK了。
• docker容器共用了宿主机的系统内核，只需要提供精简的rootfs就OK，所以docker的os镜像体积可以这么小，因此可以把docker容器看做一个精简的Linux系统。
• why一个tomcat的docker镜像反而比一个centos的docker镜像大得多
• 每个应用级别的docker镜像，都是源于基础镜像（联合文件系统），类比JAVA中的Object类，一层层继承得到的。
• centos镜像拉取：

[root@richardCentos ~]# docker pull centos
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/centos
d8d02d457314: Pull complete 
Digest: sha256:307835c385f656ec2e2fec602cf093224173c51119bbebd602c53c3653a3d6eb
Status: Downloaded newer image for centos:latest
docker.io/library/centos:latest

• tomcat镜像拉取：

[root@richardCentos ~]# docker pull tomcat
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/tomcat
9cc2ad81d40d: Pull complete 
e6cb98e32a52: Pull complete 
ae1b8d879bad: Pull complete 
42cfa3699b05: Pull complete 
8d27062ef0ea: Pull complete 
9b91647396e3: Pull complete 
7498c1055ea3: Pull complete 
a183d8c2c929: Pull complete 
73dd800dda4c: Pull complete 
2bc71ef979ec: Pull complete 
Digest: sha256:80db17f3efd9cdcd9af7c799097fe0d223bbee8f25aa36234ab56292e3d8bd7b
Status: Downloaded newer image for tomcat:latest
docker.io/library/tomcat:latest

• 很明显，tomcat需要联合的镜像更多，可以想象这样的继承关系：
• kernel < centos < jdk < tomcat
• docker镜像都是只读的，但当容器启动时，一个新的可写层会加载到镜像的顶层，这一层称为“容器层”，即我们进行容器交互操作的对外层，容器层之下的都叫“镜像层”。