Docker for .Net Developers（part1：Docker基本概念介绍）

 

1、什么是Docker

目前，.Net 社区中极可能会用到的两个词是“微服务”和“Docker”。 这两个主题都很是引人注目，并为开发人员和架构师带来兴奋之情。 在这个新系列的博客文章中，我把本身最近学习Docker的总结分享出来，但愿对你有帮助。

（一）在聊什么是Docker时，咱们先看看在虚拟化技术没有出现以前，咱们是怎么部署应用的。

• 传统的应用部署:

　　1）购买物理机，成本很是高。

　　2）安装操做系统，配置环境，部署很是慢。
　　3）资源浪费，难于迁移和扩展。
　　4）可能会被限定硬件厂商。

• 虚拟化技术出现之后：

　　1）一个物理机能够部署多个App。

　　2）每一个App独立运行在一个VM里。

• 虚拟化的优势：

　　1）一个物理机的资源分配到了不一样的虚拟机里
　　2）很容易扩展，加物理机器或加虚拟机
　　3）很容易云化，好比亚马逊AWS ，阿里云等

•  虚拟化的局限性：

　　1）每一个虚拟机都是一个完整的操做系统，要给其分配资源，当虚拟机数量增多时，操做系统自己消耗的资源势必增多，因此就引出了容器技术。

 

（2）下面正式介绍一下什么是Docker：

归纳来讲：

1）容器是对软件和其依赖的标准化打包

2）应用之间相互隔离【并不是彻底隔离】

3）共享同一个OS Kernel

4）能够运行在不少主流的操做系统上

详细来讲：

　　Docker 使用 Google 公司推出的 Go 语言 进行开发实现，基于 Linux 内核的 cgroup，namespace，以及 AUFS 类的 Union FS 等技术，对进程进行封装隔离，属于 操做系统层面的虚拟化技术。因为隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，所以也称其为容器。最初实现是基于 LXC，从 0.7 版本之后开始去除 LXC，转而使用自行开发的 libcontainer，从 1.11 开始，则进一步演进为使用 runC 和 containerd。

Docker 在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的建立和维护。使得 Docker 技术比虚拟机技术更为轻便、快捷。

下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不一样之处。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做系统，在该系统上再运行所需应用进程；而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有本身的内核，并且也没有进行硬件虚拟。所以容器要比传统虚拟机更为轻便。

 （3）为何要使用Docker

　　1）高效的利用系统资源：

　　因为容器不须要进行硬件虚拟以及运行完整操做系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高。不管是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。所以，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，每每能够运行更多数量的应用。

　　2）更快速的启动时间：

　　传统的虚拟机技术启动应用服务每每须要数分钟，而 Docker 容器应用，因为直接运行于宿主内核，无需启动完整的操做系统，所以能够作到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。

　　3）一致的运行环境：

　　开发过程当中一个常见的问题是环境一致性问题。因为开发环境、测试环境、生产环境不一致，致使有些 bug 并未在开发过程当中被发现。而 Docker 的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，从而不会再出现 「这段代码在我机器上没问题啊」 这类问题。

　　4）持续交付和部署：

　　对开发和运维（DevOps）人员来讲，最但愿的就是一次建立或配置，能够在任意地方正常运行。
使用 Docker 能够经过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。开发人员能够经过 Dockerfile 来进行镜像构建，并结合 持续集成(Continuous Integration) 系统进行集成测试，而运维人员则能够直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合 持续部署(Continuous Delivery/Deployment) 系统进行自动部署。
并且使用 Dockerfile 使镜像构建透明化，不只仅开发团队能够理解应用运行环境，也方便运维团队理解应用运行所需条件，帮助更好的生产环境中部署该镜像。

　　5）更轻松的迁移：

　　因为 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker 能够在不少平台上运行，不管是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本，其运行结果是一致的。所以用户能够很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另外一个平台上，而不用担忧运行环境的变化致使应用没法正常运行的状况。

　　6）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很是简单。此外，Docker 团队同各个开源项目团队一块儿维护了一大批高质量的 官方镜像，既能够直接在生产环境使用，又能够做为基础进一步定制，大大的下降了应用服务的镜像制做成本。

 

不想看文字描述，能够看下面的对比总结：

（4）Docker解决了什么问题：

　　1）解决了开发和运维之间的矛盾。

　　2）在开发和运维之间搭建了一个桥梁，是实现Devops的最佳解决方案。

（5）容器和虚拟机之间的区别：

　　虚拟化：是物理资源层面的隔离

　　容器：是APP层面的隔离

 

2、什么是Docker image 【镜像】

　　咱们都知道，操做系统分为内核和用户空间。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），就至关因而一个 root 文件系统。好比官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 16.04 最小系统的 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，其内容在构建以后也不会被改变。
分层存储
由于镜像包含操做系统完整的 root 文件系统，其体积每每是庞大的，所以在 Docker 设计时，就充分利用 Union FS 的技术，将其设计为分层存储的架构。因此严格来讲，镜像并不是是像一个 ISO 那样的打包文件，镜像只是一个虚拟的概念，其实际体现并不是由一个文件组成，而是由一组文件系统组成，或者说，由多层文件系统联合组成。
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本身这一层。好比，删除前一层文件的操做，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，可是实际上该文件会一直跟随镜像。所以，在构建镜像的时候，须要额外当心，每一层尽可能只包含该层须要添加的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。
分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至能够用以前构建好的镜像做为基础层，而后进一步添加新的层，以定制本身所需的内容，构建新的镜像。

3、什么是Docker container

　　镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的 类 和 实例 同样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器能够被建立、启动、中止、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一样，容器进程运行于属于本身的独立的 命名空间。所以容器能够拥有本身的 root 文件系统、本身的网络配置、本身的进程空间，甚至本身的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里，使用起来，就好像是在一个独立于宿主的系统下操做同样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也由于这种隔离的特性，不少人初学 Docker 时经常会混淆容器和虚拟机。
前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。每个容器运行时，是以镜像为基础层，在其上建立一个当前容器的存储层，咱们能够称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层。
容器存储层的生存周期和容器同样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。所以，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。
按照 Docker 最佳实践的要求，容器不该该向其存储层内写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。全部的文件写入操做，都应该使用 数据卷（Volume）、或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。
数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。所以，使用数据卷后，容器删除或者从新运行以后，数据却不会丢失。

4、什么是Docker registry

　　镜像构建完成后，能够很容易的在当前宿主机上运行，可是，若是须要在其它服务器上使用这个镜像，咱们就须要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry 就是这样的服务。
一个 Docker Registry 中能够包含多个仓库（Repository）；每一个仓库能够包含多个标签（Tag）；每一个标签对应一个镜像。
一般，一个仓库会包含同一个软件不一样版本的镜像，而标签就经常使用于对应该软件的各个版本。咱们能够经过 <仓库名>:<标签>的格式来指定具体是这个软件哪一个版本的镜像。若是不给出标签，将以 latest 做为默认标签。
以 Ubuntu 镜像 为例，ubuntu 是仓库的名字，其内包含有不一样的版本标签，如，14.04, 16.04。咱们能够经过 ubuntu:14.04，或者 ubuntu:16.04 来具体指定所需哪一个版本的镜像。若是忽略了标签，好比 ubuntu，那将视为 ubuntu:latest。
仓库名常常以 两段式路径 形式出现，好比 jwilder/nginx-proxy，前者每每意味着 Docker Registry 多用户环境下的用户名，后者则每每是对应的软件名。但这并不是绝对，取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。
Docker Registry 公开服务
Docker Registry 公开服务是开放给用户使用、容许用户管理镜像的 Registry 服务。通常这类公开服务容许用户免费上传、下载公开的镜像，并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。

最常使用的 Registry 公开服务是官方的 Docker Hub，这也是默认的 Registry，并拥有大量的高质量的官方镜像。除此之外，还有 CoreOS 的 Quay.io，CoreOS 相关的镜像存储在这里；Google 的 Google Container Registry，Kubernetes 的镜像使用的就是这个服务。
因为某些缘由，在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对 Docker Hub 的镜像服务（Registry Mirror），这些镜像服务被称为加速器。常见的有 阿里云加速器、DaoCloud 加速器 等。使用加速器会直接从国内的地址下载 Docker Hub 的镜像，比直接从 Docker Hub 下载速度会提升不少。在 安装 Docker 一节中有详细的配置方法。
国内也有一些云服务商提供相似于 Docker Hub 的公开服务。好比 时速云镜像仓库、网易云镜像服务、DaoCloud 镜像市场、阿里云镜像库 等。
私有 Docker Registry
除了使用公开服务外，用户还能够在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了 Docker Registry 镜像，能够直接使用作为私有 Registry 服务。在 私有仓库 一节中，会有进一步的搭建私有 Registry 服务的讲解。

 5、什么是Dockerfile

　　dockerfile是Docker镜像和应用程序部署的描述。 这是一个基本的文件，你可能只须要几行就能够开始使用本身的镜像。 Docker镜像是分层构建的。 您选择一个包含您须要的元素的基础镜像，而后将其复制到您本身的应用程序顶部。 Microsoft提供了许多用于处理.NET Core应用程序的镜像，后面的文章我一点一点的介绍。

 

 

注：本博客参考了github上关于docker的文章

 

 

 

做者：郭峥

出处：http://www.cnblogs.com/runningsmallguo/

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