我一直在重读Docker文档,试图理解Docker和完整VM之间的区别。它是如何设法提供一个完整的文件系统、隔离的网络环境等而不那么沉重的?
为什么将软件部署到Docker映像(如果这是正确的术语)比简单地部署到一致的生产环境更容易?
我一直在重读Docker文档,试图理解Docker和完整VM之间的区别。它是如何设法提供一个完整的文件系统、隔离的网络环境等而不那么沉重的?
为什么将软件部署到Docker映像(如果这是正确的术语)比简单地部署到一致的生产环境更容易?
当前回答
这里的大多数答案都涉及虚拟机。我将给你一个简单的回答,这个问题在过去几年中对我的帮助最大。是这样的:
Docker只是运行进程的一种奇特方式,而不是虚拟机。
现在,让我再解释一下这意味着什么。虚拟机是它们自己的野兽。我觉得解释Docker是什么比解释虚拟机更能帮助你理解这一点。特别是因为这里有很多很好的答案,告诉你某人说“虚拟机”的确切含义。所以
Docker容器只是一个进程(及其子进程),它使用主机系统内核内的cgroups与其他进程进行划分。通过在主机上运行ps aux,您实际上可以看到Docker容器进程。例如,“在容器中”启动apache2只是将apache2作为主机上的一个特殊进程启动。它只是与机器上的其他过程分开了。需要注意的是,容器不存在于容器化流程的生命周期之外。当你的进程失效时,你的容器也会失效。这是因为Docker将容器中的pid 1替换为应用程序(pid 1通常是init系统)。关于pid 1的最后一点非常重要。
就每个容器进程所使用的文件系统而言,Docker使用UnionFS支持的映像,这是您在Docker拉ubuntu时下载的映像。每个“图像”只是一系列层和相关元数据。分层的概念在这里非常重要。每一层都只是其下一层的变化。例如,当你在构建Docker容器时删除Dockerfile中的一个文件时,你实际上只是在最后一层的上面创建一个层,上面写着“该文件已被删除”。顺便说一句,这就是为什么您可以从文件系统中删除一个大文件,但映像仍然占用相同的磁盘空间。文件仍然存在,在当前文件下面的层中。层本身只是文件的tarball。您可以使用docker save--output/tmp/ubuntu.tar-ubuntu和cd/tmp&&tar-xvf-ubuntu.tar来测试这一点。然后您可以四处看看。所有看起来像长散列的目录实际上都是单独的层。每一个都包含文件(layer.tar)和元数据(json)以及有关该特定层的信息。这些层只是描述文件系统的更改,这些更改保存为“在”原始状态之上的层。当读取“当前”数据时,文件系统读取数据时,就像只查看最顶层的更改一样。这就是为什么文件看起来被删除了,尽管它仍然存在于“先前”层中,因为文件系统只查看最顶层。这允许完全不同的容器共享其文件系统层,即使每个容器中最顶层的文件系统可能发生了一些重大变化。当容器共享其基本图像层时,这可以节省大量磁盘空间。但是,当您通过卷将目录和文件从主机系统装载到容器中时,这些卷会“绕过”UnionFS,因此更改不会存储在层中。
Docker中的网络是通过使用以太网桥(主机上称为docker0)和主机上每个容器的虚拟接口实现的。它在docker0中创建一个虚拟子网,用于容器之间的通信。这里有许多联网选项,包括为容器创建自定义子网,以及“共享”主机的网络堆栈以供容器直接访问的功能。
Docker进展很快。它的文档是我见过的最好的文档之一。它通常写得很好,简洁准确。我建议您查看可用的文档以获取更多信息,并将文档置于在线阅读的任何其他内容之上,包括堆栈溢出。如果你有具体的问题,我强烈建议加入Freenode IRC上的#docker并在那里提问(你甚至可以使用Freenode的网络聊天!)。
其他回答
1.重量轻
这可能是许多码头工人学习者的第一印象。
首先,docker映像通常比VM映像小,因此易于构建、复制和共享。
第二,Docker容器可以在几毫秒内启动,而VM可以在几秒钟内启动。
2.分层文件系统
这是Docker的另一个关键特性。图像具有图层,不同的图像可以共享图层,从而更节省空间,构建速度更快。
如果所有容器都使用Ubuntu作为它们的基本映像,那么不是每个映像都有自己的文件系统,而是共享相同的下划线Ubuntu文件,并且只在它们自己的应用程序数据上有所不同。
3.共享OS内核
将容器视为进程!
在主机上运行的所有容器实际上都是一堆具有不同文件系统的进程。它们共享相同的OS内核,只封装系统库和依赖项。
这在大多数情况下都很好(没有额外的OS内核维护),但如果容器之间需要严格隔离,则可能会出现问题。
为什么重要?
所有这些似乎都是进步,而不是革命。好吧,数量的积累导致质量的转变。
考虑应用程序部署。如果我们想部署一个新的软件(服务)或升级一个,最好是更改配置文件和进程,而不是创建一个新VM。因为创建一个具有更新服务的VM,测试它(开发人员和QA之间共享),部署到生产需要几个小时,甚至几天。如果出了什么问题,你必须重新开始,浪费更多的时间。因此,使用配置管理工具(木偶、盐堆、厨师等)安装新软件,最好下载新文件。
说到docker,不可能使用新创建的docker容器来替换旧容器。维护更容易!构建一个新映像,与QA共享,测试,部署它只需要几分钟(如果一切都是自动化的),最坏的情况下需要几个小时。这被称为不可变基础设施:不要维护(升级)软件,而是创建一个新的。
它改变了服务的交付方式。我们需要应用程序,但必须维护VM(这是一个难题,与我们的应用程序无关)。Docker让你专注于应用程序,让一切变得流畅。
他们都很不同。Docker是轻量级的,使用LXC/libcontainer(它依赖于内核命名空间和cgroups),并且没有机器/硬件仿真,如管理程序、KVM。Xen,它们很重。
Docker和LXC更多地用于沙箱、容器化和资源隔离。它使用主机操作系统(目前只有Linux内核)的克隆API,为IPC、NS(装载)、网络、PID、UTS等提供命名空间。
内存、I/O、CPU等呢。?这是使用cgroups来控制的,在cgroups中,您可以创建具有特定资源(CPU、内存等)规范/限制的组,并将进程放入其中。在LXC之上,Docker提供了一个存储后端(http://www.projectatomic.io/docs/filesystems/)例如,联合安装文件系统,您可以在不同的安装名称空间之间添加层和共享层。
这是一个强大的功能,其中基本映像通常是只读的,只有当容器修改层中的某些内容时,才会将某些内容写入读写分区(也称为写时复制)。它还提供了许多其他包装,如图像的注册和版本控制。
对于普通的LXC,您需要附带一些rootfs或共享rootfs,当共享时,这些更改会反映在其他容器上。由于这些新增功能,Docker比LXC更受欢迎。LXC在嵌入式环境中很受欢迎,用于围绕暴露于外部实体(如网络和UI)的进程实现安全性。Docker在需要一致生产环境的云多租户环境中非常流行。
一个普通的虚拟机(例如VirtualBox和VMware)使用一个虚拟机管理程序,相关技术要么有专用的固件,成为第一个操作系统(主机操作系统或客户操作系统0)的第一层,要么有一个在主机操作系统上运行的软件,为客户操作系统提供硬件仿真,如CPU、USB/附件、内存、网络等。截至2015年,VM在高安全性多租户环境中仍然很受欢迎。
Docker/LXC几乎可以在任何便宜的硬件上运行(只要你有更新的内核,少于1 GB的内存也可以),而正常的VM需要至少2 GB的内存等,才能使用它进行任何有意义的操作。但主机操作系统上的Docker支持在Windows(截至2014年11月)等操作系统中不可用,在Windows、Linux和Mac上可以运行各种类型的VM。
这是docker/rightscale的照片:
Feature |
Virtual Machine |
(Docker) Containers |
---|---|---|
OS | Each VM Does contains an Operating System |
Each Docker Container Does Not contains an Operating System |
H/W | Each VM contain a virtual copy of the hardware that OS requires to run. | There is No virtualization of H/W with containers |
Weight | VM's are heavy -- reason sited above-- | containers are lightweight and, thus, fast |
Required S/W | Virtuliazation achieve using software called a hypervisor | Containerzation achieve using software called a Docker |
Core | Virtual machines provide virtual hardware (or hardware on which an operating system and other programs can be installed) | Docker containers don’t use any hardware virtualization. **It helps to use container |
Abstraction | Virtual machines provide hardware abstractions so you can run multiple operating systems. | Containers provide OS abstractions so you can run multiple containers. |
Boot-Time | It takes a long time (often minutes) to create and require significant resource overhead because they run a whole operating system in addition to the software you want to use. | It takes less time because Programs running inside Docker containers interface directly with the host’s Linux kernel. |
Docker最初使用LinuX Containers(LXC),但后来改用runC(以前称为libcontainer),后者与主机在同一操作系统中运行。这允许它共享大量主机操作系统资源。此外,它使用分层文件系统(AuFS)并管理网络。
AuFS是一个分层文件系统,因此可以将只读部分和写部分合并在一起。可以将操作系统的公共部分设置为只读(并在所有容器中共享),然后为每个容器提供自己的装载以供编写。
假设您有一个1GB的容器映像;如果要使用完整的虚拟机,则需要有1 GB x所需数量的虚拟机。使用Docker和AuFS,您可以在所有容器之间共享1GB的空间,如果您有1000个容器,那么容器操作系统的空间可能只有1GB多一点(假设它们都运行同一个操作系统映像)。
一个完整的虚拟化系统得到了它自己的一组资源分配,并且实现了最小的共享。你得到了更多的隔离,但它更重(需要更多的资源)。使用Docker可以减少隔离,但容器是轻量级的(需要更少的资源)。因此,您可以轻松地在主机上运行数千个容器,而且它甚至不会闪烁。试着用Xen做这件事,除非你有一个非常大的主机,否则我认为这是不可能的。
一个完整的虚拟化系统通常需要几分钟的启动时间,而Docker/LXC/runC容器需要几秒钟,甚至不到一秒钟。
每种类型的虚拟化系统都有利弊。如果您希望使用有保证的资源进行完全隔离,那么完整的VM是最佳选择。如果您只想将进程彼此隔离,并希望在一个大小合理的主机上运行大量进程,那么Docker/LXC/runC似乎是一个不错的选择。
有关更多信息,请查看这组博客文章,它们很好地解释了LXC的工作原理。
为什么将软件部署到docker映像(如果这是正确的术语)比简单地部署到一致的生产环境更容易?
部署一致的生产环境说起来容易做起来难。即使您使用Chef和Puppet等工具,主机和环境之间也总是会有操作系统更新和其他变化。
Docker使您能够将操作系统快照到共享映像中,并使其易于在其他Docker主机上部署。本地、dev、qa、prod等:都是相同的图像。当然,你可以用其他工具来完成这项工作,但不是那么容易或快速。
这非常适合测试;假设您有数千个测试需要连接到数据库,每个测试都需要数据库的原始副本,并将对数据进行更改。经典的方法是在每次测试后使用自定义代码或使用Flyway等工具重置数据库-这可能非常耗时,意味着测试必须连续运行。然而,使用Docker,您可以创建数据库的映像,并为每个测试运行一个实例,然后并行运行所有测试,因为您知道它们都将针对数据库的同一快照运行。由于测试是在Docker容器中并行运行的,它们可以在同一时间在同一个盒子上运行,并且应该完成得更快。尝试使用完整的虚拟机执行此操作。
来自评论。。。
有趣的我想我仍然对“快照操作系统”的概念感到困惑。如果不制作操作系统的图像,那么如何做到这一点?
好吧,看看我能不能解释一下。您从一个基本图像开始,然后进行更改,并使用docker提交这些更改,然后创建一个图像。此图像仅包含与基础的差异。当你想运行你的镜像时,你也需要基础,它使用一个分层文件系统将你的镜像分层在基础之上:如上所述,Docker使用AuFS。AuFS将不同的层合并在一起,您可以得到所需的内容;你只需要运行它。你可以继续添加越来越多的图像(层),它将继续只保存差异。由于Docker通常基于注册表中的现成图像构建,因此您很少需要自己“快照”整个操作系统。
docker文档(和自我解释)区分了“虚拟机”和“容器”。他们倾向于以一种不寻常的方式解释和使用事物。他们可以做到这一点,因为这取决于他们自己,他们在文档中写了什么,而且虚拟化的术语还没有真正准确。
事实是Docker文档对“容器”的理解,实际上是半虚拟化(有时是“OS级虚拟化”),而硬件虚拟化则相反,Docker不是。
Docker是一个低质量的虚拟化解决方案。容器与VM的区别是由docker开发人员发明的,以解释其产品的严重缺点。
它之所以如此流行,是因为他们“把火给了普通人”,也就是说,它使Win10工作站上典型的服务器(=Linux)环境/软件产品的简单使用成为可能。这也是我们容忍他们细微差别的原因。但这并不意味着我们也应该相信它。
Windows主机上的docker在HyperV中使用了嵌入式Linux,并且其容器已经在其中运行,这一事实使情况变得更加混乱。因此,Windows上的docker使用了硬件和半虚拟化相结合的解决方案。
简而言之,Docker容器是低质量(准)虚拟机,具有巨大的优势和许多缺点。