Docker介绍
什么是Docker
Docker是基于Go语言开发并实现的，基于Linux内核的cgroups（control groups，控制群组，是Linux内核的一个功能，用来限制、控制与分离一个进程组的资源，如CPU、内存等）、namespace（是Linux内核用来隔离内核资源的方式，通过namespace可以让一些进程只能看到与自己相关的一部分资源，而另外一些进程也只能看到与它们自己相关的资源）以及Union FS等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。
Docker和传统虚拟化技术的不同：
传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程：
Docker容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便：
为什么使用Docker
Docker与传统虚拟化技术相比，有如下优点：
- 更高效的利用系统资源：Docker不需要对硬件虚拟化以及运行完整的操作系统等额外开销，所以Docker对系统资源的利用更有效。在相同配置下，Docker可以运行更多的应用程序。
- 更快速的启动时间：Docker容器运行于宿主内核，启动速度可以达到秒级。
- 一致的运行环境：Docker镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性。
- 持续交付和部署：一次创建或配置，可以在任意地方正常运行。
- 更轻松的迁移：Docker确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。
- 更轻松的维护和扩展：Docker使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。
| 特性 | Docker容器 | 传统虚拟机 |
|---|---|---|
| 启动 | 秒级 | 分钟级 |
| 硬盘使用 | 一般为 MB |
一般为 GB |
| 性能 | 接近原生 | 弱于 |
| 系统支持量 | 单机支持上千个容器 | 一般几十个 |
基本概念
Docker包括三个基本概念：
- 镜像（Image）
- 容器（Container）
- 仓库（Repository）
镜像
对于 Linux 而言，内核启动后，会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。
Docker 镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。
分层存储
Docker设计时，就充分利用了Union FS（联合文件系统）技术，将其设计为分层存储的结构。
镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并非由一个文件组成，而是由一组（多层）文件系统组成。
镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如，删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候，虽然不会看到这个文件，但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此，在构建镜像的时候，需要额外小心，每一层尽量只包含该层需要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。
分层存储使得镜像的复用、定制更加容易，可以用之前构建好的镜像作为基础层，然后进一步添加新的层，以定制自己所需的内容，构建新的镜像。
docker镜像加载原理
docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成。
bootfs（boot file system）主要包含bootloader和kernel。bootloader主要是引导加载kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是引导文件系统bootfs。这一层与典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。
rootfs（root file system），在bootfs之上。包含的就是典型 Linux 系统中的/dev、/proc、/bin、/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，如Ubuntu、CentOS等。
对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用Host的kernel，自己只需要提供 rootfs 就行了。由此可见对于不同的linux发行版, bootfs基本是一致的, rootfs会有差别, 因此不同的发行版可以公用bootfs。
容器
镜像和容器的关系，就像是类和实例的关系。镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。
容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间，甚至自己的用户 ID 空间。容器内的经常运行在一个隔离的环境里，因此也更加的安全。
容器存储层
容器也使用分层存储，每一个容器运行时，以镜像为基础层，在其上创建一个当前容器的存储层用于容器运行时的读写，称为容器存储层。只有容器层是可写的，容器层下面的所有镜像层都是只读的。
容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。因此所有的文件写入操作，都应该使用数据卷（Volume），数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此，使用数据卷后，容器删除或者重新运行之后，数据却不会丢失。
仓库
Docker Registry用于提供集中的存储、分发镜像的服务。
一个Docker Registry中可以包含多个仓库（Repository），每个仓库包含多个标签（Tag，标签用于指明镜像的版本），每个标签对应一个镜像。
可以通过<仓库名>:<标签>指定哪个版本的镜像，默认标签为latest。