Docker 运行底层原理 | 学习笔记

开发者学堂课程【Docker 快速入门：Docker 运行底层原理】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。

课程地址：https://developer.aliyun.com/learning/course/616/detail/9394

Docker 运行底层原理

内容介绍：

一、课前讲解

二、Docker 的底层原理

一、课前讲解

通过前面的学习，可以说已经掌握 Docker helloworld 的基本运行，本期环境也都配置成功

前面的学习留下了一个伏笔，注意看，这段代码里有一个冒号和 latest，这才是一个完整的镜像名字，但是要注意的是，这里是不写的，默认是 latest 也就是最新版本，如果需要的不是最新版本，就要在冒号后面写上需要的版本号。

接下来学习 Docker 运行的机制和原理。

回顾之前学习的知识点，一个安装，一个运行 helloworld。学习的第一个命令是 docker run，这个 Docker 是 service docker restart 的一项，它非常快，比虚拟机还快。

二、Docker 的底层原理

1.Docker 是怎么工作的？

如图：

Docker 是一个 Client-Service（服务器端和客服端）结构的系统，Docker 守护进程运行在主机上，然后通过 Socket 连接从客户端访问，守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器。其中Docker 守护进程，是客户端和 docker 进行沟通，实质是 docker daemon 作为接口进行 docker 的处理。

容器，是一个运行时环境，就是前面说到的集装箱。

如图：

这里打了一个 docker run helloworld ，主机上的 daemon 内部的接口就是守护进程，Docker 容器就是一个集装箱，可以运行 helloworld 然后如法炮制。后续运行 Spark、MySQL、hadoop 时也可以把它们放在一个个的集装箱里，通过客服端来操作执行。

2.为什么 Docker 比 VM 快？

之前说过，虚拟机是分钟级的，Docker 是秒级的，它比虚拟技术更好，也比虚拟机更快，因此它也更加火爆。

（1）为什么 Docker 比虚拟机更快？

如图：

对比传统的虚拟机和 docker。

①docker 有着比虚拟机更少的抽象层。一个虚拟机是软件加硬件，是一个完整的操作系统，它有硬件的负担。由于 docker 不需要 Hypervisors 实现硬件资源虚拟化，运行在 docker 容器上的程序直接使用的都是实际物理机的硬件资源。因此在 CPU 、内存利用率上 docker 将会在效率上有明显优势。

解析：docker 有着比虚拟机更少的抽象层。一个虚拟机是软件加硬件，是一个完整的操作系统，它有硬件的负担。而 docker 不需要 Hypervisors 实现硬件虚拟化资源。

如图：

左图是传统的虚拟机模型，假设 Host Opening System 是 window10 ，上面安装了虚拟机 VM 和 CentOS ，这两个实际上和主机有一个 Hypervisors 接口。

而 docke 是不需要 Hypervisors 实现硬件资源虚拟化的，docker 依旧有操作系统，但是减少了硬件资源虚拟化，换成了 docker 引擎，这样 docker 是没有硬件负担的，所以 docker 在利用效率上更高，在瘦身效果方面比虚拟机瘦。

②docker 利用的是宿主机的内核，而不需要 Guest OS 。因此，当新建一个容器时，docker 不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。仍而避免引寻、加载操作系统内核返个比较费时费资源的过程，当新建一个虚拟机时，虚拟机软件需要加载 Guest OS ,返个新建过程是分钟级别的。而 docker 由于直接利用宿主机的操作系统，则省略了返个过程，因此新建一个 docker 容器只需要几秒钟。

解析：在虚拟机上面可以安装 CentOs 。

如图：

可以创建一个新的虚拟机，这里可以使用多个操作系统。也可以在同一个虚拟机，每一个系统有一套库，还有各种应用。Docker 把这三个 Guest Os 去掉，那些硬件资源、宿主机的资源统一在 docker 中进行，不需要客服端的操作系统 Guest Os ，也因此，当新建一个容器时，docker 不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。

如图：

这里重新创建一个虚拟机。由于虚拟机有操作系统，加载的就会很慢，而 docker 只有系统上的 docker 引擎，避免了耗时和资源浪费，而且虚拟机软件还需要加载 Guest Os ，新建操作系统的过程是分钟级别的，docker 没有这些累赘和拖累，它只需要宿主机共用的这些东西加载一个个集装箱，每一个集装箱上面就是应用，不需要每一套库去加载，只需要带一个 docker 即可。

重点如表格：

Docker 容器和虚拟机的区别与特点就在此图。最重要的是，docker 没有操作系统和 Hypervisors ，不需要实现硬件资源虚拟化，这就是 docker 的亮点。

后续将进行在 docker 下面，容器以及一个个运行的容器实例如何与软件开发互相配合的讲解。（通过交给运维一个镜像，通过这个镜像模拟一个一模一样的运行环境在本地盘，这样部署是非常方便的。在机器开发上是可以的，但是在其他环境就无法进行）

以上就是 Docker 运行的底层原理。