如下圖所示：

我們?cè)谑褂锰摂M機(jī)和docker的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)疑問(wèn)：Docker為什么比VM虛擬機(jī)快呢？

上面這張圖就很客觀的說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題

1、Docker有著比虛擬機(jī)更少的抽象層。

2、Docker利用的是宿主機(jī)的內(nèi)核，VM需要的是Guest os。

所以說(shuō)，新建一個(gè)容器的時(shí)候，docker不需要像虛擬機(jī)一樣重新加載一個(gè)操作系統(tǒng)。虛擬機(jī)是加載Guest os（花費(fèi)時(shí)間分鐘級(jí)別），而docker利用的是宿主機(jī)的操作系統(tǒng)，省略了這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程（花費(fèi)時(shí)間秒級(jí)別）。

搞清楚這些，我們?cè)賮?lái)看看對(duì)客戶端來(lái)說(shuō)，我們是怎么使用的？

首先得明白幾個(gè)名詞：

Host 主機(jī)(Docker 引擎)

一個(gè)物理或者虛擬的機(jī)器用于執(zhí)行 Docker 守護(hù)進(jìn)程和容器。

Image 鏡像

什么是 Docker 鏡像？簡(jiǎn)單的理解，Docker 鏡像就是一個(gè) Linux 的文件系統(tǒng)（Root FileSystem），這個(gè)文件系統(tǒng)里面包含可以運(yùn)行在 Linux 內(nèi)核的程序以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
通過(guò)鏡像啟動(dòng)一個(gè)容器，一個(gè)鏡像就是一個(gè)可執(zhí)行的包，其中包括運(yùn)行應(yīng)用程序所需要的所有內(nèi)容：包含代碼，運(yùn)行時(shí)間，庫(kù)，環(huán)境變量和配置文件等。
Docker 把 App 文件打包成為一個(gè)鏡像，并且采用類似多次快照的存儲(chǔ)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)：

• 多個(gè) App 可以共用相同的底層鏡像（初始的操作系統(tǒng)鏡像）；
• App 運(yùn)行時(shí)的 IO 操作和鏡像文件隔離；
• 通過(guò)掛載包含不同配置/數(shù)據(jù)文件的目錄或者卷（Volume），單個(gè) App 鏡像可以用來(lái)運(yùn)行無(wú)數(shù)個(gè)不同業(yè)務(wù)的容器。

Container 容器

鏡像（Image）和容器（Container）的關(guān)系，就像是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的類和實(shí)例一樣，鏡像是靜態(tài)的定義，容器是鏡像運(yùn)行時(shí)的實(shí)體。容器可以被創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止、刪除、暫停等。

鏡像分層

Docker 支持通過(guò)擴(kuò)展現(xiàn)有鏡像，創(chuàng)建新的鏡像。實(shí)際上，Docker Hub 中 99% 的鏡像都是通過(guò)在 base 鏡像中安裝和配置需要的軟件構(gòu)建出來(lái)的。

從上圖可以看到，新鏡像是從 base 鏡像一層一層疊加生成的。每安裝一個(gè)軟件，就在現(xiàn)有鏡像的基礎(chǔ)上增加一層。
鏡像分層最大的一個(gè)好處就是共享資源。比如說(shuō)有多個(gè)鏡像都從相同的 base 鏡像構(gòu)建而來(lái)，那么 Docker Host 只需在磁盤(pán)上保存一份 base 鏡像；同時(shí)內(nèi)存中也只需加載一份 base 鏡像，就可以為所有容器服務(wù)了。而且鏡像的每一層都可以被共享。
如果多個(gè)容器共享一份基礎(chǔ)鏡像，當(dāng)某個(gè)容器修改了基礎(chǔ)鏡像的內(nèi)容，比如 /etc 下的文件，這時(shí)其他容器的 /etc 是不會(huì)被修改的，修改只會(huì)被限制在單個(gè)容器內(nèi)。這就是容器 Copy-on-Write 特性。

可寫(xiě)的容器層

當(dāng)容器啟動(dòng)時(shí)，一個(gè)新的可寫(xiě)層被加載到鏡像的頂部。這一層通常被稱作“容器層”，“容器層”之下的都叫“鏡像層”。

所有對(duì)容器的改動(dòng) - 無(wú)論添加、刪除、還是修改文件都只會(huì)發(fā)生在容器層中。只有容器層是可寫(xiě)的，容器層下面的所有鏡像層都是只讀的。

鏡像層數(shù)量可能會(huì)很多，所有鏡像層會(huì)聯(lián)合在一起組成一個(gè)統(tǒng)一的文件系統(tǒng)。如果不同層中有一個(gè)相同路徑的文件，比如 /a，上層的 /a 會(huì)覆蓋下層的 /a，也就是說(shuō)用戶只能訪問(wèn)到上層中的文件 /a。在容器層中，用戶看到的是一個(gè)疊加之后的文件系統(tǒng)。

只有當(dāng)需要修改時(shí)才復(fù)制一份數(shù)據(jù)，這種特性被稱作 Copy-on-Write?？梢?jiàn)，容器層保存的是鏡像變化的部分，不會(huì)對(duì)鏡像本身進(jìn)行任何修改。

總結(jié)下來(lái)就是：容器層記錄對(duì)鏡像的修改，所有鏡像層都是只讀的，不會(huì)被容器修改，所以鏡像可以被多個(gè)容器共享。

Volume 數(shù)據(jù)卷

實(shí)際上我們的容器就好像是一個(gè)簡(jiǎn)易版的操作系統(tǒng)，只不過(guò)系統(tǒng)中只安裝了我們的程序運(yùn)行所需要的環(huán)境，前邊說(shuō)到我們的容器是可以刪除的，那如果刪除了，容器中的程序產(chǎn)生的需要持久化的數(shù)據(jù)怎么辦呢？容器運(yùn)行的時(shí)候我們可以進(jìn)容器去查看，容器一旦刪除就什么都沒(méi)有了。

所以數(shù)據(jù)卷就是來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的，是用來(lái)將數(shù)據(jù)持久化到我們宿主機(jī)上，與容器間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將宿主機(jī)的目錄映射到容器中的目錄，應(yīng)用程序在容器中的目錄讀寫(xiě)數(shù)據(jù)會(huì)同步到宿主機(jī)上，這樣容器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就可以持久化了，比如我們的數(shù)據(jù)庫(kù)容器，就可以把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到我們宿主機(jī)上的真實(shí)磁盤(pán)中。

Registry 注冊(cè)中心

Docker 用 Registry 來(lái)保存用戶構(gòu)建的鏡像。Registry 分為公共和私有兩種。Docker 公司運(yùn)營(yíng)公共的 Registry 叫做 Docker Hub。用戶可以在 Docker Hub 注冊(cè)賬號(hào)，分享并保存自己的鏡像。

Docker 公司提供了公共的鏡像倉(cāng)庫(kù) hub.docker.com（Docker 稱之為 Repository）提供了龐大的鏡像集合供使用。

一個(gè) Docker Registry 中可以包含多個(gè)倉(cāng)庫(kù)（Repository）；每個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以包含多個(gè)標(biāo)簽（Tag）；每個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)一個(gè)鏡像。

通常，一個(gè)倉(cāng)庫(kù)會(huì)包含同一個(gè)軟件不同版本的鏡像，而標(biāo)簽對(duì)應(yīng)該軟件的各個(gè)版本。我們可以通過(guò) <倉(cāng)庫(kù)名>:<標(biāo)簽> 的格式來(lái)指定具體是這個(gè)軟件哪個(gè)版本的鏡像。如果不給出標(biāo)簽，將以 latest 作為默認(rèn)標(biāo)簽。

總結(jié)

Docker 官網(wǎng)寫(xiě)著這樣一句話：Build and Ship any Application Anywhere，再結(jié)合剛才我們所理解的內(nèi)容，總結(jié)下來(lái)就是：一次構(gòu)建，到處運(yùn)行。
此外，Docker 公司提供了公共的鏡像倉(cāng)庫(kù) hub.docker.com（Docker 稱之為 Repository），GitHub connect，自動(dòng)構(gòu)建鏡像，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用分發(fā)、部署、升級(jí)流程。加上 Docker 可以非常方便的建立各種自定義的鏡像文件，這些都是 Docker 成為最流行的容器技術(shù)的重要因素。

通過(guò)以上這些技術(shù)的組合，最后的結(jié)果就是：絕大部分應(yīng)用，開(kāi)發(fā)者都可以通過(guò) docker build 創(chuàng)建鏡像，通過(guò) docker push 上傳鏡像，用戶通過(guò) docker pull 下載鏡像，使用 docker run 運(yùn)行容器應(yīng)用。用戶不再需要去關(guān)心如何搭建環(huán)境，如何安裝，如何解決不同發(fā)行版的庫(kù)沖突——而且通常不會(huì)消耗更多的硬件資源，不會(huì)明顯降低性能。

以上就是Docker工作模式及原理詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Docker工作模式及原理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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