【Docker篇】Docker的基本组成，底层原理分析

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Docker官网：
https://www.docker.com/

Docker Hub官网：https://hub.docker.com/

1. Docker的基本组成

在讲解原理之前，我们先要了解一下Docker的基本组成以及一些常用到的名词解释，以便在后续的文章中能更好地理解。

1.1 Docker的架构图

从架构图中可以看出，一个完整的Docker有以下几个部分组成：

1. Docker Client客户端
2. Docker Dadmon守护进程
3. Docker Image镜像
4. Docker Container容器
5. Docker Registry仓库

1.2 几个名词解释

镜像（image）:

Docker 镜像（Image）就是一个只读的模板。镜像可以用来创建 Docker 容器，一个镜像可以创建多容器。 就好似 Java 中的 类和对象，镜像就相当于类，容器相当于对象！

容器（container）：

Docker 利用容器（Container）独立运行的一个或一组应用。容器是用镜像创建的运行实例。
它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的，保证安全的平台。
可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序。
容器的定义和镜像几乎一模一样，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的(可以执行一些命令)。

仓库（repository）：

仓库（Repository）是集中存放镜像文件的场所。
仓库(Repository)和仓库注册服务器（Registry）是有区别的。仓库注册服务器上往往存放着多个仓库，每个仓库中又包含了多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag）。
仓库分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。
最大的公开仓库是 Docker Hub，存放了数量庞大的镜像供用户下载。
国内的公开仓库包括阿里云 、网易云等。

2. Run的执行原理

在上一篇文章中我们执行了

docker run hello-world

这样一个命令，这就等于是运行了hello-world镜像形成了一个容器。

可以理解为：一个镜像在没运行的时候叫镜像，运行起来之后形成容器，容器里面运行的就是你刚才的镜像。

那么当我们执行了

docker run hello-world

之后它是如何运行起来的呢？我们把图接下来看。

我们发现当我们运行一个镜像，会先在本地找，如果本地没有，会到远程仓库中找，找到之后会下载下来运行。那如果运行了一个镜像仓库中也没有会如何呢？

通过图示内容我们可以抽象为这样一个流程：

这样一说是不是清晰多了。

3. Docker底层工作原理

Docker是怎么工作的？

Docker是一个Client-Server结构的系统，Docker守护进程运行在主机上， 然后通过Socket连接从客户端访问，守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器。 容器，是一个运行时环境，就是我们在LOGO上看到的集装箱。

现在我们就应该理解了，容器是一个运行时的环境，他们之间是相互隔离的。我们可以在一个主机（守护进程）上同时运行多个容器，也就是运行多个环境，并由客户端通过Socket连接进行管理。

为什么Docker比较 VM 快？

1. docker有着比虚拟机更少的抽象层。由于docker不需要Hypervisor实现硬件资源虚拟化，运行在docker容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。因此在CPU、内存利用率上docker将会在效率上有明显优势。
2. docker利用的是宿主机的内核，而不需要Guest OS。因此，当新建一个容器时，docker不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。而当新建一个虚拟机时，虚拟机软件需要加载Guest OS，这个新建过程是分钟级别的。而docker由于直接利用宿主机的操作系统，省略了这个过程，因此新建一个docker容器只需要几秒钟。

通过分析我们发现了最主要的两点：docker有着比虚拟机更少的抽象层。Docker和宿主机共享内核资源，减少了开销。

讲到这里，大家是不是对Docker的组成以及一些原理有所了解了？

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