《Docker进阶与实战》——1.4节概念澄清

1.4　概念澄清
本书的附录A是关于Docker常见问题的解答，但对于Docker基本概念方面的问题，希望读者可以在阅读完本章后就有清晰的认识，所以本节会针对与Docker概念息息相关的几个常见问题进行说明。
1.4.1　Docker在LXC基础上做了什么工作
首先我们需要明确LXC的概念，但这常常有不同的认识。LXC目前代表两种含义：
LXC用户态工具（https://github.com/lxc/lxc）。
Linux Container，即内核容器技术的简称。
这里通常指第二种，即Docker在内核容器技术的基础上做了什么工作。简单地说，Docker在内核容器技术（Cgroup和Namespace）的基础上，提供了一个更高层的控制工具，该工具包含以下特性。
跨主机部署。Docker定义了镜像格式，该格式会将应用程序和其所依赖的文件打包到同一个镜像文件中，从而使其在转移到任何运行Docker的机器中时都可以运行，并能够保证在任何机器中该应用程序执行的环境都是一样的。LXC实现了“进程沙盒”，这一重要特性是跨主机部署的前提条件，但是只有这一点远远不够，比如，在一个特定的LXC配置下执行应用程序，将该应用程序打包并拷贝到另一个LXC环境下，程序很有可能无法正常执行，因为该程序的执行依赖于该机器的特定配置，包括网络、存储、发行版等。而Docker则将上述相关配置进行抽象并与应用程序一同打包，所以可以保证在不同硬件、不同配置的机器上Docker容器中运行的程序和其所依赖的环境及配置是一致的。
以应用为中心。Docker为简化应用程序的部署过程做了很多优化，这一目的在Docker的API、用户接口、设计哲学和用户文档中都有体现，其Dockerfile机制大大简化和规范了应用的部署方法。
自动构建。Docker提供了一套能够从源码自动构建镜像的工具。该工具可以灵活地使用make、maven、chef、puppet、salt、debian包、RPM和源码包等形式，将应用程序的依赖、构建工具和安装包进行打包处理，而且当前机器的配置不会影响镜像的构建过程。
版本管理。Docker提供了类似于Git的版本管理功能，支持追踪镜像版本、检验版本更新、提交新的版本改动和回退版本等功能。镜像的版本信息中包括制作方式和制作者信息，因此可以从生产环境中回溯到上游开发人员。Docker同样实现了镜像的增量上传下载功能，用户可以通过获取新旧版本之间新增的镜像层来更新镜像版本，而不必下载完整镜像，类似Git中的pull命令。
组件重用。任何容器都可以用作生成另一个组件的基础镜像。这一过程可以手动执行，也可以写入自动化构建的脚本。例如，可以创建一个包含Python开发环境的镜像，并将其作为基础镜像部署其他使用Python环境进行开发的应用程序。
共享。Docker用户可以访问公共的镜像Registry，并向其中上传有用的镜像。Registry中同样包含由Docker公司维护的一些官方标准镜像。Docker Registry本身也是开源的，所以任何人都可以部署自己的Registry来存储并共享私有镜像。
工具生态链。Docker定义了一系列API来定制容器的创建和部署过程并实现自动化。有很多工具能够与Docker集成并扩展Docker的能力，包括类PaaS部署工具（Dokku、Deis和Flynn）、多节点编排工具（Maestro、Salt、Mesos、OpenStack nova）、管理面板（Docker-ui、OpenStack Horizon、Shipyard）、配置管理工具（Chef、Puppet）、持续集成工具（Jenkins、Strider、Travis）等。Docker正在建立以容器为基础的工具集标准。
1.4.2　Docker容器和虚拟机之间有什么不同
容器与虚拟机是互补的。虚拟机是用来进行硬件资源划分的完美解决方案，它利用了硬件虚拟化技术，例如VT-x、AMD-V或者privilege level（权限等级）会同时通过一个hypervisor层来实现对资源的彻底隔离；而容器则是操作系统级别的虚拟化，利用的是内核的Cgroup和Namespace特性，此功能完全通过软件来实现，仅仅是进程本身就可以与其他进程隔离开，不需要任何辅助。
Docker容器与主机共享操作系统内核，不同的容器之间可以共享部分系统资源，因此容器更加轻量级，消耗的资源也更少。而虚拟机会独占分配给自己的资源，几乎不存在资源共享，各个虚拟机实例之间近乎完全隔离，因此虚拟机更加重量级，也会消耗更多的资源。我们可以很轻松地在一台普通的Linux机器上运行100个或者更多的Docker容器，而且不会占用太多系统资源（如果容器中没有执行运算任务或I/O操作）；而在单台机器上不可能创建100台虚拟机，因为每一个虚拟机实例都会占用一个完整的操作系统所需要的所有资源。另外，Docker容器启动很快，通常是秒级甚至是毫秒级启动。而虚拟机的启动虽然会快于物理机器，但是启动时间也是在数秒至数十秒的量级。
因此，可以根据需求的不同选择相应的隔离方式。如果需要资源完全隔离并且不考虑资源消耗，可以选择使用虚拟机；而若是想隔离进程并且需要运行大量进程实例，则应该选择Docker容器。