什么是docker，docker解决了什么问题

用docker可以解决什么问题

在日常开发中，我们可能经常面临这样的问题

环境一致性问题，同一个程序，可能在开发环境能运行，但是到测试、生产环境就会遇到各种各样的问题，这是因为程序的正常运行需要正确的库和配置，不一定每个服务器都能统一配置。
可移植性差 ，比如我们在A服务器（Ubuntu系统）上部署了一个应用程序，如果要迁移到B服务器（Centos系统），因为操作系统的不同，则部署程序的脚本要重新适配。比如Ubuntu系统安装jdk的命令是sudo apt install openjdk-11-jdk，centos就是sudo yum install java-11-openjdk-devel。
库和依赖的冲突，同一个服务器上，部署多个程序，可能程序A依赖python2.x版本的库，而程序B依赖python3.x的库，导致两个程序依赖发生冲突，产生一些不可预估的错误。
程序之间相互影响，同一个服务器上，部署多个程序，如果程序A发生故障，耗尽了服务器资源，则程序B也会受到影响。

针对以上问题，我们的解决方案可能有：

一个服务器部署一个程序，可以解决上述3、4的问题，但是缺点是成本太。
通过虚拟化技术在宿主机上虚拟多个vm，每个vm部署一个程序，也可以解决一定的问题，但是缺点是虚拟机技术需要通过 虚拟化管理程序（Hypervisor） 对计算机底层硬件做虚拟化，并且每个vm都有单独的操作系统，内核，硬件驱动程序，仅为了隔离单个应用程序而启动 VM 会带来很大的开销。

针对以上的问题，docker应用而生，docker也是一种虚拟化技术，但是不对底层硬件做虚拟化，也不用虚拟化整个操作系统，而是只虚拟一个容器，这个容器只包括应用程序所需要库和配置。它运行在宿主机操作系统的用户空间中，作为一个独立的进程存在，然后通过命名空间（Namespace） 技术隔离各个容器的进程，确保它们互不干扰，同时利用控制组（cgroups） 来限制和监控容器的资源使用情况，包括 CPU、内存、块 I/O 等，确保每个容器在资源使用上的隔离与管理。

我们在来总结一些docker的优势吧：

轻量级：docker 容器与传统虚拟机相比，启动速度更快，资源占用更少，因为容器共享宿主操作系统的内核，而不需要运行完整的操作系统。
快速部署与弹性扩展：docker容器可移植性好，提供了快速构建、部署和扩展应用的能力，使得在需要时可以快速启动新的容器实例。
简化的持续集成和持续交付（CI/CD）：docker 可以很容易地与 CI/CD 工具集成，简化应用的构建和部署流程。比如我们有一个开发中的应用程序，当我们在本地测试完毕后，可以推送代码到Git仓库，然后触发CI工具（Jenkins等），CI工具就可pull到最新的代码，使用 Dockerfile 文件构建应用程序的 docker 镜像，并触发单元测试和集成测试。如果测试通过，CI 工具就会将构建好的 docker 镜像推送到 docker 镜像仓库，接下来，可以使用 CD 工具（如 Kubernetes、docker Swarm 或其他容器编排工具）自动部署新镜像到生产环境。在生产环境中，CD 工具会拉取最新的 docker 镜像并替换掉现有的应用实例，确保新版本的应用顺利上线。这是虚拟机做不到的。

理解docker的几个概念

容器（container）

什么是容器，就是用来存储物品的储存器，那么docker容器也是一样的，只不过docker容器存储的是应用程序运行所需要的所有库、依赖、配置。体现在我们的操作系统里，是一个独立的的进程。容器有以下特点：

自包含，容器包含运行需要的一切环境和配置，不依赖宿主机。
隔离的，容器独立运行，多个容器是相互隔离的，对其他容器和宿主机没有影响，安全性有保障。
独立，删除一个容器不影响其他容器。
可移植，由于容器内包含了运行应用所需的所有依赖，可以在任何支持 docker 的平台上运行同一个容器。

容器镜像（image）

我们说容器是一个隔离的进程，那么在这个进程内如何获取文件和配置，我们又如何将这个体现为进程的容器移植或者分享呢。镜像的概念就有了，我们可以将容器打包成一个镜像，这个镜像是一个静态的快照，其中包含容器运行需要的所有文件、库、配置。然后将镜像分发给需要的开发人员，其他开发人员在获得镜像后，就可以通过docker run在他们得机器上启动一个新的docker容器实例。镜像有以下特点：

docker 镜像由多个层组成 ，每一层都是只读的，这些层在镜像创建时就已经固定，无法在运行时进行修改。
通过镜像启动一个容器时，docker 会在镜像的最上面创建一个新的可写层。所有对容器的修改（如创建文件、修改文件、安装软件等）都会在这个可写层中进行，而原始的镜像层保持不变。

注册表（registry）

注册表类似于Github，Github用来存储代码，开发者A写完代码可以通过git push推动到代码仓库，开发者B可以通过git pull来获取到A提交得最新代码。注册表也是一样的，它可以集中存储和管理容器镜像，开发人员可以通过docker pull <image_name>从注册表下载镜像，可以通过docker push image_name将本地的镜像上传到注册表。docker官方提供了一个公共的注册表，我们也可以搭建私有化的注册表。

docker compose

通过docker run可以运行单个容器，但是我们建设一个网站可能需要启动MySql、Redis、Nginx、App等多个服务，如果我们将这些所有的内容都放在一个容器内，耦合性太强，并不是一个最佳实践，最好的方案是每个服务都是一个单独的容器，那现在我们就有4个容器，并且这4个容器的启动需要按照一定的顺序（MySql->Rddis->Nginx->App）进行。当然我们可以使用docker run一次启动这多个容器，但是docker compose 为我们提供了一种更优雅方便的方案，我们可以将所有的容器和配置定义在一个yaml文件中，然后通过docker compose up来一键启动所有的容器，并且其他开发者也可以根据这个yaml来启动和运行。这是一个docker官网给出的示例yaml：

yaml 复制代码

services:
  app:
    image: node:18-alpine
    command: sh -c "yarn install && yarn run dev"
    ports:
      - 127.0.0.1:3000:3000
    working_dir: /app
    volumes:
      - ./:/app
    environment:
      MYSQL_HOST: mysql
      MYSQL_USER: root
      MYSQL_PASSWORD: secret
      MYSQL_DB: todos

  mysql:
    image: mysql:8.0
    volumes:
      - todo-mysql-data:/var/lib/mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: secret
      MYSQL_DATABASE: todos

volumes:
  todo-mysql-data:

docker基本架构

docker 使用客户端-服务端架构。主要有客户端（docker clinet）、守护进程（docker daemon）、镜像、容器、注册表等组件。docker 客户端和守护进程可以在同一系统上运行，连接到远程 docker 守护进程，docker 客户端和守护程序使用 REST API、UNIX 套接字或网络接口进行通信。

客户端（docker clinet）：通过命令行接口（CLI）与守护进程通信。用户在命令行输入的指令会被发送到守护进程，守护进程进行命令的解析和处理
守护进程（docker daemon）：监听客户端的请求并处理，管理docker对象，例如容器的创建、删除、停止、启动，从注册表拉取镜像、将本地镜像推送到注册表，构建镜像，网络管理、存储管理、资源分配