Docker容器技术的发展及应用研究

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来源：《数字技术与应用》2018年第11期

        摘要：相比传统的虚拟化技术存在的诸如配置繁琐、启动速度慢、硬件资源浪费等问题，Docker以一种轻量化的方式管理资源，将运行环境和应用构建到一个Docker镜像中，并快速的运行和分发Docker容器，达到资源的最大化利用。本文介绍了容器技术的发展历程，对Docker的基本原理和架构进行了分析，最后给出Docker比较流行的应用场景。

        关键词：虚拟化;容器;docker

        中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）11-0095-02

        0 引言

        目前，容器技术发展得如火如荼，不管是大型互联网企业还是初创公司，都在开发部署中应用容器技术来降低成本，促进产品的快速迭代。其中，以docker为代表的容器技术发展得最好，迅速占领了市场。

        1 容器技术的发展

        在docker之前，已经出现了多种容器技术，用于进程资源隔离;2008年LXC发布，它是第一个比较完善的容器技术，建立在cgroup和namespace之上;2013年，docker诞生，随着各大公司的广泛应用及活跃的社区支持，加上不断完善的体系架构及相关组件和工具，目前已成为容器技术的事实标准。

        2 docker技术介绍

        2.1 什么是docker

        docker是基于Go语言实现的轻量级虚拟化技术，为应用提供快速、灵活的部署方式，同时，在云计算平台中正逐渐改变当前Paas以及Iaas的架构模式[1]，各大云服务提供商都相继提供了基于docker的容器云服务。Docker用一种比较形象的描述方式就好比大船上的集装箱，这些集装箱内部根据具体的货物类型进行了标准化分配，集装箱之间相互隔离互不影响。因此，在运输过程中，就不需要针对不同类型的货物建立相应的堆放环境。在实际的IT应用场景，各种系统由于采用的语言、框架或者版本的不同，就可以使用docker容器，按照需要搭建应用环境。

        2.2 docker与虚拟机

        说到docker容器，就不得不提虚拟机，它们都用于资源和环境的隔离[2]。虚拟机是利用Hypervisor来虚拟化硬件资源，比如CPU、内存、IO设备等[3]，本质上是在一台物理服务器上模拟出多台虚拟服务器，这些虚拟服务器可以像真实的服务器一样进行各种应用的部署，代价就是每台虚拟机需要更多的硬件资源。而docker是建立在宿主操作系统内核基础之上，它利用cgroup和namespace进行资源隔离，不需要Guest OS，运行在Docker容器里的应用是直接使用物理机的硬件资源，因此在硬件的利用率上相比于虚拟机有一定的优势。

        总的来说，虚拟机与Docker各具优势和劣势，可在不同的场景应用。比如，docker具有轻量化、启动快、占用资源少等特点，可以在一台物理机上开启上百个docker容器，并可进行快速的应用部署;但相对于虚拟机，在安全性、资源隔离程度等方面还有所不足。

        3 Docker的技术架构

        Docker整体上采用C/S架构，用户通过接口向服务器发送请求命令，服务端进行相应的操作，比如构建镜像、运行和分发容器，如图1所示为Docker的基础架构图。从架构组成上看，Docker服务端分为Docker镜像、Docker容器、Docker仓库这三个主要组件。

        3.1 Docker镜像

        Docker镜像是一个多层次的只读应用模板，具有完整运行环境的程序包，比如Linux操作系统、Nginx环境或者Java的web应用等，并且这些镜像具有高度的可复用性。

        3.2 Docker容器

        Docker容器是镜像的运行实例，一个镜像可以对应多个容器，相对镜像来说，容器是动态的，可以随时启动、停止和移除。用户可以根据具体的需求设置启动参数，比如指定容器运行所需的硬件配置。

        3.3 Docker仓库

        Docker仓库是用于存放镜像的，分为私有和公有两种，在拉取镜像时没有指定仓库地址，默认是来自Docker公司维护的公有库[4]。出于对速度以及安全的考虑，可以在内网中搭建docker私有镜像库。

        4 Docker的应用场景

        Docker主要包括轻量化、快速部署、移植性强以及资源隔离等特点，这正好可以解决当前IT基础架构中遇到的问题，因此，Docker的应用场景也围绕着这些特点。

        4.1 简化部署配置

        可以根据需要将特定的环境和应用构建成镜像，不必为了部署各种应用而对服务器自身的环境进行繁琐的配置，同一镜像可以在不同的主机中运行。

        4.2 环境标准化

        为了解决应用开发、测试和部署的环境不一致问题，通过标准化应用环境，应用到开发流程的各个阶段，减少因环境差异问题带来的系统运行故障。

        4.3 微服务

        微服务是将一个大的系统拆分成多个小服务，并需要快速开发和部署上线，使用Docker正好可以满足这些要求，每个镜像对应一个服务，可以快速的构建打包和分布式部署。

        5 结语

        综上所述，Docker可以快速的进行应用构建和部署，搭建具有高扩展性和伸缩性的分布式系统，并可以充分利用硬件资源，减少部署和运维成本。虽然相比于传统的虚拟化技术，还存在着一些问题，但随着云计算的发展，Docker会得到更大的应用。

        参考文献

        [1]蹇旭，谢科，符红霞.云计算环境下信息资源共享管理研究[J].计算机光盘软件与应用，2014（12）：35.

        [2]于建威，李知杰，赵健飞.基于OpenStack的Docker应用[J].软件导刊，2015（09）：46-48.

        [3]朱军红，唐明根，孙学杉.虚拟化技术分析[J].电脑知识与技术，2016（04）：229-230.

        [4]张延冬，邢艳芳.基于Docker的运维平台设计[J].计算机时代，2018（04）：16-18.

        The Development and Application Research of Docker Container Technology

        LI Na

        （Chongqing Youth Vocational & Technical College， Chongqing; 400712）

        Abstract：Compared with traditional virtualization technologies， such as cumbersome configuration， slow startup speed， waste of hardware resources and other problems， Docker manages resources with a lightweight way， and it builds the operating environment and applications into a Docker image， then quickly runs and distributes Docker containers， and maximize the utilization of resources. This paper introduces the development process of container technology， analyzes the basic principle and architecture of Docker， and finally presents the popular application scenarios of Docker.

        Key words：virtualization; container; docker