Docker简介及用途，为什么要使用Docker？Docker容器和虚拟机的区别？_docker和虚拟机

Docker简介

前言

前端有必要学习Docker吗？有！！不仅要学Docker，还要学习Kubernetes (K8s)，Jenkins

那问题来了，Docker,k8s,jenkins到底要先学习那个呢？当然是Docker

总结来说，先学习Docker有助于理解基础的容器概念，进而过渡到Kubernetes学习复杂的容器集群管理和调度；最后，通过Jenkins将容器化应用的开发、测试和部署过程整合到自动化流程中。这样的顺序有利于循序渐进地掌握整套现代软件开发与部署流程的关键技术。

前端开发人员学习Docker的主要原因包括：

• 环境一致性：Docker 提供了一种轻量级的虚拟化解决方案，通过容器技术确保开发、测试和生产环境的一致性。这对于前端开发者来说尤其重要，因为他们面临的往往是不同机器上环境差异导致的问题，如Node.js版本不同、依赖包版本冲突等。使用Docker，可以将整个开发环境及项目依赖封装到一个可移植的容器镜像中，使得团队成员无论在哪里都能轻松获得一致的开发和部署环境。
• 简化部署流程：Docker让部署变得简单快捷。只需推送预配置好的镜像到仓库，然后在目标服务器上拉取并运行即可，无需手>动安装配置各种依赖和中间件。
• 资源利用高效：相比于传统的虚拟机，Docker容器更加轻量，启动速度快，资源占用小，适合快速迭代和频繁部署的前端项目。
• 持续集成/持续部署(CI/CD)：在CI/CD流程中，Docker容器化能够显著简化自动化测试和部署步骤，有助于实现“一次构建，到处运行”的理念，提升研发效率。
• 微服务架构适应性：随着前后端分离和微服务架构的普及，前端项目可能需要与其他后端服务交互，Docker使得这些服务可以作为独立的容器管理，便于维护和扩容。
• 跨平台兼容性：Docker容器可以在任何支持Docker的平台上运行，解决了不同操作系统之间兼容性问题，使前端应用能够在多种操作系统环境下无缝运行。

综上所述，尽管前端开发主要关注浏览器端的用户体验和交互设计，但随着现代前端工程化的趋势，掌握Docker这类工具和技术能够帮助开发者更好地应对复杂项目环境下的挑战，提升项目管理和协作效率。

1.1 什么是Docker

       Docker是一个开源的应用容器引擎，其可以让开发者将应用及应用运行的环境打包到一个轻量级，可移植的容器中，然后发布到任何流行的linux，windows机器上。 它的目的是实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案，Docker是一种容器技术。
       Docker的基础是Linux容器(LCX)等技术。在LXC的基础上Docker进行了进一步的封装，让用户不需要关心容器的管理，使得操作更加简单，用户操作Docker的容器就像炒作一个快速轻量级的虚拟机一样简单。

1.2 Docker的思想

       Docker的思想来自于集装箱，在一艘大船上，可以把货物规整的摆放起来，并且各种各样的货物被集装箱标准化了，集装箱和集装箱之间不会互相影响，那么我就不需要专门的运送水果云手那个化学品的船了，只要这些货物在集装箱里封装的好好的，那么我就可以用一首大船把他们运走，docker就是类似的理念 。
       通过Docker能够把net，PHP，开发的应用作为容器(集装箱)运行，.net和PHP开发的两个应用是各自的独立环境，基于容器(集装箱)可以运行多种应用,redid,mysql，tomcat，centos等等，总之Docker就是集装箱的原理

1.3 Docker的用途

1.3.1 提供统一的运行环境

       在生产环境中，很多时候的开发，测试及上线环境都是不一样的，从而导致项目(war或者jar)在不同的阶段出现很多其他阶段所不存在的奇怪的问题。
       Docker容器除了可以提供相同的应用外，还提供了该应用的统一运行环境，确保在任何宿主机HOST上都可以跑出相同的结果，即Docker = jar/war+环境。

名称解释：
宿主机：容器想要运行就需要有个机器，这个机器就是宿主机。

1.3.2 便捷的应用迁移

       由于Docker确保了统一运行环境，使得应用的迁移更加便捷，无论是物理机，虚拟机，公有云，私有云，Docker镜像的运行结果都是相同的，用户可以很方便的将一个平台上运行的应用迁移到另一个平台上，而无需担心运行环境的变化导致应用无法正常运行。

1.3.3 超快的启动时间及更简单的管理

       传统的虚拟机技术启动应用一般需要数分钟，首先要启动虚拟机，然后在加载虚拟机操作系统，最后还需要再手工启动应用。而Docker容器应用，由于直接进行宿主机中，无需启动操作系统，因此可以做到秒级，甚至毫秒级的启动。
       使用Docker只需要小小的修改，就可以替代以往大量的更新工作，所有的修改都已增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的管理。

1.3.4更轻松地维护和扩展

       Docker公司及各个开源项目团队一起维护了一大批高质量的官方镜像，即可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本。
       Docker使用的分成存储及镜像的技术，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非常简单。

1.4 容器与虚拟机的区别

       Docker容器的本质就是通过容器虚拟技术虚拟出的一台主机，就像虚拟机一样，可以将应用及其运行环境部署在这台虚拟出的主机上运行，但是容器与虚拟机又有着本质的不同。

1.4.2传统虚拟技术

       传统的虚拟技术是在物理机的操作系统之上安装一个虚拟机管理程序，例如VMware,VirtualBox等，在其管理下可以创建很多个虚拟机，每个虚拟机需要安装自己独立的操作系统，而应用就是安装在虚拟机操作系统之上的应用程序，应用程序通过调用各种命令或库函数来使用其需要的各种系统资源。
       对于玩全相同的两个应用，其若需要运行在两个虚拟机中，则就需要两套完全相同或的虚拟机操作系统与bins/libs，存在大量的资源占用冗余，形成资源浪费。

1.4.3容器虚拟化技术

       Docker容器运行在Docker引擎之上，所有Docker共享同一个Docker引擎，但它们有时相互隔离，互补干扰的，由于Docker容器不需要进行虚拟硬件及操作系统，而是共享宿主机的硬件与操作系统，所以Docker容器对系统资源的占用很少，其仅包含运行时必须的一些资源。所有Docker容器对于系统资源的使用都是由Docker引擎统一进行管理，所以对系统资源的利用率很高，无论是应用执行速度，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。

1.4.4普通系统中的程序运行原理

程序：程序是一个对计算机硬件资源调度使用的指令序列。

1.4.5容器系统中的程序运行原理

       Docker容器运行在Docker引擎之上，所有Docker容器共享同一个Docker引擎，但他们的运行又是相互隔离，又互不干扰，由于docker容器不需要进行虚拟硬件及操作系统，而是共享的宿主主机的硬件与操作系统，所以Docker容器对系统资源占用较少，其仅包含运行时必须的一些资源，所有Docker容器对于系统资源的使用都是由docker引擎统一进行管理，所以对系统的资源的利用率很高，无论是应用执行速度，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。

1.5 Window系统的虚拟化

1.5.1 Hypervisor

       Hypervisor ——一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间件层，可允许多个操作系统和应用共享硬件，也可以叫做VMM，即虚拟机监视器。
       Hypervisor是一种在虚拟环境中的"元"操作系统，他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备，hypervisor不但协调着这些硬件资源的访问，也同时在各个虚拟机之间施加防护，当服务器启动hypervisor时，它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给没一台虚拟机适量的内存，CPU，网络和磁盘。

1.5.2 Hyper-V

       hyper-V是微软的一款虚拟化产品，是微软第一个采用类似Vmware ESX和Citrux Xen基于hypervisor的技术，这也意味着微软会更加直接的与市场先行者VMware展开竞争，但竞争的方式会有所不同。
       Hyper-V是微软提供的商业化的Hypervisor，KVM与XEN都是linux系统之上的开源的Hypervisor。

1.5.3 现在的Windows系统

       现在Windows系统并不是一个“纯洁”的windows了，而是运行在Hyoer-V上的虚拟机。而原来的应用层现在也是一个运行在Hyper-V上的虚拟机，系统上运行的一个个的应用其实就是运行在应用层虚拟机之中。操作系统虚拟机能够管理应用层虚拟机。

1.5.4 Windows系统的启动过程

1.5.5 Vmware与windows系统

       VMware采用的是VMM虚拟化技术，该技术要求直接访问CPU硬件的虚拟化功能，但VMware作为windows系统中的应用是运行在应用层虚拟中的，导致VMware无法直接访问CPU硬件虚拟化功能，所以安装Vmware Workstation时会出现VMware Workstation与Hyper-V不兼容的问题。
       从VMware Workstation15.5.5版本开始，VMware重构了WMM技术，使其不需要直接访问CPU硬件，而是通过windows10系统的WHP的API来运行。
       结论：我们在安装Vmware Workstation时，要安装15.5.5版本或更高版本，而Windows系统也要使用Windows10或者更高版本。

1.6 Docker系统架构

Docker中具有几个非常重要的概念，通过理解概念来了解Docker的系统架构。

Docker Daemon 即Dockerd,docker守护进程， 其监听者Docker API请求并管理Docker对象，例如镜像，容器，网络和卷，守护进程还可以与其他守护进程通信以管理Docker服务。

1.6.2 镜像Image

       Docker镜像是用于创建Docker容器的模板，就像面向对象编程中的类

1.6.2 镜像Image

       Docker容器是镜像运行时的实体，就像面向对象编程中类的实体，一个类可以创建N多个实体，那么一个镜像同样也可以创建出N多个容器，每个处于运行状态的容器中都饱含着一个或多个相关的应用，且它的运行不会干扰到其他容器，因为它们之间是相互隔离的。

1.6.3 仓库Repository

       Docker镜像仓库用于保存相关的一组镜像，这组镜像具有相同的镜像名称，都与镜像仓库名称相同，仓库根据其中的镜像是否可以被公开共享，可以分为公开库与私有库。

1.6.4 标签Tag

       通过<repository><tah>即可唯一定位一个镜像，即镜像标签其实就是镜像仓库中用于区分各个镜像的一种标识，同一仓库中的镜像具有不同的标签。

1.6.6 镜像中心Registry

       Docker的镜像中心存放着很多由官方，其他机构或个人创建的Docker仓库，Docker用户可以直接从这些仓库中pull需要的镜像，也可以将自己制作的镜像push到Docker镜像中心相应的仓库中，最常用的镜像中心是Docker官方的Docker Hub（https://hub.docker.com）

1.7 总结：

1.7.1 docker引入

理解引发开发，测试与运维不和谐的原因是什么？（环境不同）
理解运维对架构师的抱怨点在哪里？（希望可以一键部署）
了解学习过程中集群搭建所面临的问题是什么？（虚拟机不能启动过多）
能供描述什么是DevOps？（一种思想，一种管理模式，用于促进三部门间的沟通与协作）

1.7.2 Docker简介

       能够简述Docker LOGO的由来（container这个单词不仅有容器的意思，还有集装箱，这就是为什么LOGO中出现很多集装箱的原因，至于鲸鱼实在众多LOGO方案中由网友投票得出的结果），Docker名称的含义，（Docker的本义为码头工人，即操作集装箱的人）

1.7.3 Docker的用途

       了解Docker可以将应用与环境打包为镜像，然后实现“一处可运行，处处可运行”

1.7.4 容易与虚拟机的区别

       容器与虚拟机的最大区别是，虚拟机中存在独立的硬件系统与操作系统，但是容器中的全都是宿主机的操作系统与硬件系统。

1.7.5 Windows系统的虚拟化

       - 先要了解什么是Hyoervisor？（在操作系统与硬件系统之间，用于实现多个虚拟机共享宿主机的硬件系统）
       - 什么是Hpyer-V？（是微软提供的商业化Hypervisor，运行在windows系统上）。
       - 然后要理解现在的Windows系统的架构（操作系统与应用层分别是两个虚拟机，位于Hyper-V之上）。
       - 至于VMware Workstation 要知道从15.5.5版本开始，其对VMM虚拟技术进行了重构。由原来需要直接调用CPU的虚拟化功能，改变了通过调用Win10系统的WHP（windows Hyoervisor Platform）的API来运行，解决了VMware Workstation与Hyper-V的不兼容问题。