Docker系列文章--基本概念

1.4基本概念

Docker 包括三个基本概念

镜像（lmage）

容器（Container）

仓库（Repository）

理解了这三个概念，就理解了Docker的整个生命周期

Docker 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:14.04 就包含了完整的一套Ubuntu14.04 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。

关于镜像构建，将会在后续相关章节中作进一步的讲解。

Docker 容器

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 时经常会把容器和虚拟机搞混。

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，容器能够随意删除、从新 run ，数据却不会丢失。

Docker Registry

镜像构建完成后，能够很容易的在当前宿主上运行，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 DockerRegistry 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（RegistryMirror） ，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、灵雀云加速器等。使用加速器会直接从国仓库的地址下载 Docker Hub 的镜像，比直接从官方网站下载速度会提升不少。在后面的章节中会有进一步如何配置加速器的讲解。

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。在后续的相关章节中，会有进一步的搭建私有 Registry 服务的讲解。

开源的 DockerRegistry 镜像只提供了 DockerRegistry API 的服务端实现，足以支持 docker 命令，不影响使用。但不包含图形界面，以及镜像维护、用户管理、访问控制等高级功能。在官方的商业化版本 Docker Trusted Registry 中，提供了这些高级功能。

除了官方的 DockerRegistry 外，还有第三方软件实现了 DockerRegistry API，甚至提供了用户界面以及一些高级功能。好比，VMWare Harbor 和 SonatypeNexus。