如下圖所示：

我們在使用虛擬機和docker的時候，就會出現(xiàn)這樣一個疑問：Docker為什么比VM虛擬機快呢？

上面這張圖就很客觀的說明了這個問題

1、Docker有著比虛擬機更少的抽象層。

2、Docker利用的是宿主機的內核，VM需要的是Guest os。

所以說，新建一個容器的時候，docker不需要像虛擬機一樣重新加載一個操作系統(tǒng)。虛擬機是加載Guest os（花費時間分鐘級別），而docker利用的是宿主機的操作系統(tǒng)，省略了這個復雜的過程（花費時間秒級別）。

搞清楚這些，我們再來看看對客戶端來說，我們是怎么使用的？

首先得明白幾個名詞：

Host 主機(Docker 引擎)

一個物理或者虛擬的機器用于執(zhí)行 Docker 守護進程和容器。

Image 鏡像

什么是 Docker 鏡像？簡單的理解，Docker 鏡像就是一個 Linux 的文件系統(tǒng)（Root FileSystem），這個文件系統(tǒng)里面包含可以運行在 Linux 內核的程序以及相應的數(shù)據(jù)。
通過鏡像啟動一個容器，一個鏡像就是一個可執(zhí)行的包，其中包括運行應用程序所需要的所有內容：包含代碼，運行時間，庫，環(huán)境變量和配置文件等。
Docker 把 App 文件打包成為一個鏡像，并且采用類似多次快照的存儲技術，可以實現(xiàn)：

• 多個 App 可以共用相同的底層鏡像（初始的操作系統(tǒng)鏡像）；
• App 運行時的 IO 操作和鏡像文件隔離；
• 通過掛載包含不同配置/數(shù)據(jù)文件的目錄或者卷（Volume），單個 App 鏡像可以用來運行無數(shù)個不同業(yè)務的容器。

Container 容器

鏡像（Image）和容器（Container）的關系，就像是面向對象程序設計中的類和實例一樣，鏡像是靜態(tài)的定義，容器是鏡像運行時的實體。容器可以被創(chuàng)建、啟動、停止、刪除、暫停等。

鏡像分層

Docker 支持通過擴展現(xiàn)有鏡像，創(chuàng)建新的鏡像。實際上，Docker Hub 中 99% 的鏡像都是通過在 base 鏡像中安裝和配置需要的軟件構建出來的。

從上圖可以看到，新鏡像是從 base 鏡像一層一層疊加生成的。每安裝一個軟件，就在現(xiàn)有鏡像的基礎上增加一層。
鏡像分層最大的一個好處就是共享資源。比如說有多個鏡像都從相同的 base 鏡像構建而來，那么 Docker Host 只需在磁盤上保存一份 base 鏡像；同時內存中也只需加載一份 base 鏡像，就可以為所有容器服務了。而且鏡像的每一層都可以被共享。
如果多個容器共享一份基礎鏡像，當某個容器修改了基礎鏡像的內容，比如 /etc 下的文件，這時其他容器的 /etc 是不會被修改的，修改只會被限制在單個容器內。這就是容器 Copy-on-Write 特性。

可寫的容器層

當容器啟動時，一個新的可寫層被加載到鏡像的頂部。這一層通常被稱作“容器層”，“容器層”之下的都叫“鏡像層”。

所有對容器的改動 - 無論添加、刪除、還是修改文件都只會發(fā)生在容器層中。只有容器層是可寫的，容器層下面的所有鏡像層都是只讀的。

鏡像層數(shù)量可能會很多，所有鏡像層會聯(lián)合在一起組成一個統(tǒng)一的文件系統(tǒng)。如果不同層中有一個相同路徑的文件，比如 /a，上層的 /a 會覆蓋下層的 /a，也就是說用戶只能訪問到上層中的文件 /a。在容器層中，用戶看到的是一個疊加之后的文件系統(tǒng)。

只有當需要修改時才復制一份數(shù)據(jù)，這種特性被稱作 Copy-on-Write?？梢?，容器層保存的是鏡像變化的部分，不會對鏡像本身進行任何修改。

總結下來就是：容器層記錄對鏡像的修改，所有鏡像層都是只讀的，不會被容器修改，所以鏡像可以被多個容器共享。

Volume 數(shù)據(jù)卷

實際上我們的容器就好像是一個簡易版的操作系統(tǒng)，只不過系統(tǒng)中只安裝了我們的程序運行所需要的環(huán)境，前邊說到我們的容器是可以刪除的，那如果刪除了，容器中的程序產(chǎn)生的需要持久化的數(shù)據(jù)怎么辦呢？容器運行的時候我們可以進容器去查看，容器一旦刪除就什么都沒有了。

所以數(shù)據(jù)卷就是來解決這個問題的，是用來將數(shù)據(jù)持久化到我們宿主機上，與容器間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，簡單的說就是將宿主機的目錄映射到容器中的目錄，應用程序在容器中的目錄讀寫數(shù)據(jù)會同步到宿主機上，這樣容器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就可以持久化了，比如我們的數(shù)據(jù)庫容器，就可以把數(shù)據(jù)存儲到我們宿主機上的真實磁盤中。

Registry 注冊中心

Docker 用 Registry 來保存用戶構建的鏡像。Registry 分為公共和私有兩種。Docker 公司運營公共的 Registry 叫做 Docker Hub。用戶可以在 Docker Hub 注冊賬號，分享并保存自己的鏡像。

Docker 公司提供了公共的鏡像倉庫 hub.docker.com（Docker 稱之為 Repository）提供了龐大的鏡像集合供使用。

一個 Docker Registry 中可以包含多個倉庫（Repository）；每個倉庫可以包含多個標簽（Tag）；每個標簽對應一個鏡像。

通常，一個倉庫會包含同一個軟件不同版本的鏡像，而標簽對應該軟件的各個版本。我們可以通過 <倉庫名>:<標簽> 的格式來指定具體是這個軟件哪個版本的鏡像。如果不給出標簽，將以 latest 作為默認標簽。

總結

Docker 官網(wǎng)寫著這樣一句話：Build and Ship any Application Anywhere，再結合剛才我們所理解的內容，總結下來就是：一次構建，到處運行。
此外，Docker 公司提供了公共的鏡像倉庫 hub.docker.com（Docker 稱之為 Repository），GitHub connect，自動構建鏡像，大大簡化了應用分發(fā)、部署、升級流程。加上 Docker 可以非常方便的建立各種自定義的鏡像文件，這些都是 Docker 成為最流行的容器技術的重要因素。

通過以上這些技術的組合，最后的結果就是：絕大部分應用，開發(fā)者都可以通過 docker build 創(chuàng)建鏡像，通過 docker push 上傳鏡像，用戶通過 docker pull 下載鏡像，使用 docker run 運行容器應用。用戶不再需要去關心如何搭建環(huán)境，如何安裝，如何解決不同發(fā)行版的庫沖突——而且通常不會消耗更多的硬件資源，不會明顯降低性能。

以上就是Docker工作模式及原理詳解的詳細內容，更多關于Docker工作模式及原理的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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