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docker和虚拟化技术的区别

作为一种部署应用程序的全新方式,容器技术在短时间内获得了广泛关注,但是这种技术同样存在某些限制,并且和虚拟机存在本质上的不同。

虚拟化技术已经改变了现代计算方式,它能够提升系统资源使用效率、消除应用程序和底层硬件之间的依赖关系,同时加强负载的可以移植性和安全性,但是hypervisor和虚拟机只是部署虚拟负载的方式之一。作为一种能够替代传统虚拟化技术的解决方案,容器虚拟化技术凭借其高效性和可靠性得到了快速发展,它能够提供新的特性,并且帮助数据中心专家解决新的顾虑。

容器和虚拟机之间的主要区别在于虚拟化层的位置和操作系统资源的使用方式。

Docker 扩展了 Linux 容器(Linux Containers),或着说 LXC,通过一个高层次的 API 为进程单独提供了一个轻量级的虚拟环境。Docker 利用了 LXC, cgroups 和 Linux 自己的内核。和传统的虚拟机不同的是,一个 Docker 容器并不包含一个单独的操作系统,而是基于已有的基础设施中操作系统提供的功能来运行的。

Docker类似虚拟机的概念,但是与虚拟化技术的不同点在于下面几点:

1.虚拟化技术依赖物理CPU和内存,是硬件级别的;而docker构建在操作系统上,利用操作系统的containerization技术,所以docker甚至可以在虚拟机上运行。

2.虚拟化系统一般都是指操作系统镜像,比较复杂,称为“系统”;而docker开源而且轻量,称为“容器”,单个容器适合部署少量应用,比如部署一个redis、一个memcached。

3.传统的虚拟化技术使用快照来保存状态;而docker在保存状态上不仅更为轻便和低成本,而且引入了类似源代码管理机制,将容器的快照历史版本一一记录,切换成本很低。

4.传统的虚拟化技术在构建系统的时候较为复杂,需要大量的人力;而docker可以通过Dockfile来构建整个容器,重启和构建速度很快。更重要的是Dockfile可以手动编写,这样应用程序开发人员可以通过发布Dockfile来指导系统环境和依赖,这样对于持续交付十分有利。

5.Dockerfile可以基于已经构建好的容器镜像,创建新容器。Dockerfile可以通过社区分享和下载,有利于该技术的推广。

Docker 会像一个可移植的容器引擎那样工作。它把应用程序及所有程序的依赖环境打包到一个虚拟容器中,这个虚拟容器可以运行在任何一种 Linux 服务器上。这大大地提高了程序运行的灵活性和可移植性,无论需不需要许可、是在公共云还是私密云、是不是裸机环境等等。

Docker也是一个云计算平台,它利用Linux的LXC、AUFU、Go语言、cgroup实现了资源的独立,可以很轻松的实现文件、资源、网络等隔离,其最终的目标是实现类似PaaS平台的应用隔离。

2、docker的组成

Docker 由下面这些组成:

2.1 Docker 服务器守护程序(server daemon),用于管理所有的容器。

2.2 Docker 命令行客户端,用于控制服务器守护程序。

2.3 Docker 镜像:查找和浏览 docker 容器镜像。

3、docker特性

文件系统隔离:每个进程容器运行在完全独立的根文件系统里。

资源隔离:可以使用cgroup为每个进程容器分配不同的系统资源,例如CPU和内存。

网络隔离:每个进程容器运行在自己的网络命名空间里,拥有自己的虚拟接口和IP地址。

写时复制:采用写时复制方式创建根文件系统,这让部署变得极其快捷,并且节省内存和硬盘空间。

日志记录:Docker将会收集和记录每个进程容器的标准流(stdout/stderr/stdin),用于实时检索或批量检索。

变更管理:容器文件系统的变更可以提交到新的映像中,并可重复使用以创建更多的容器。无需使用模板或手动配置。

交互式Shell:Docker可以分配一个虚拟终端并关联到任何容器的标准输入上,例如运行一个一次性 交互shell。

4、两个基础概念images与container

Container和Image 在Docker的世界里,Image是指一个只读的层(Layer),这里的层是AUFS里的概念,最直观的方式就是看一下docker官方给出的图:

Docker使用了一种叫AUFS的文件系统,这种文件系统可以让你一层一层地叠加修改你的文件,最底下的文件系统是只读的,如果需要修改文件,AUFS会增加一个可写的层(Layer),这样有很多好处,例如不同的Container可以共享底层的只读文件系统(同一个Kernel),使得你可以跑N多个Container而不至于你的硬盘被挤爆了!这个只读的层就是Image!而如你所看到的,一个可写的层就是Container。

   那Image和Container的区别是什么?很简单,他们的区别仅仅是一个是只读的层,一个是可写的层,你可以使用docker commit 命令,将你的Container变成一个Image,也就是提交你所运行的Container的修改内容,变成一个新的只读的Image,这非常类似于git commit命令。

虚拟机依赖于hypervisor,其通常被安装在“裸金属”系统硬件之上,这导致hypervisor在某些方面被认为是一种操作系统。一旦 hypervisor安装完成, 就可以从系统可用计算资源当中分配虚拟机实例了,每台虚拟机都能够获得唯一的操作系统和负载(应用程序)。

通常,第一台虚拟机都将会被用来运行系统管理程序,比如Microsoft System Center。而之后的虚拟机可能包含其他企业负载,比如数据库、ERP、CRM、邮件服务器、媒体服务器、web服务器或者其他业务应用。虚拟机之间是完全隔离的——没有任何一台虚拟机知道(或者依赖)相同系统当中的另外一台虚拟机的存在——恶意软件、应用程序崩溃和其他问题只能影响一台虚拟机。虚拟机从一个虚拟系统被移动到另外一个当中,而不用考虑系统硬件和操作系统等因素。

而容器环境的工作方式则有所不同。对于容器环境来说,需要首先安装主机操作系统,之后将容器层(比如LXC或libcontainer)安装在主机操作系统(通常是Linux变种)之上。在安装完容器层之后,就可以从系统可用计算资源当中分配容器实例了,并且企业应用可以被部署在容器当中。但是,每个容器化应用都会共享相同的操作系统(单个主机操作系统)。

相比于虚拟机,容器拥有更高的资源使用效率,因为它并不需要为每个应用分配单独的操作系统——实例规模更小、创建和迁移速度也更快。这意味相比于虚拟机,单个操作系统能够承载更多的容器。云提供商十分热衷于容器技术,因为在相同的硬件设备当中,可以部署数量更多的容器实例。然而,单个操作系统有可能引起影响所有相关实例的单点事故。比如,恶意软件或者主机操作系统崩溃可能禁用或者影响所有容器。此外,容器易于迁移,但是只能被迁移到具有兼容操作系统内核的其他服务器当中,这样会无形中减少迁移选择。
从实际应用的角度来说,容器和虚拟机可以在同一个数据中心当中共存,因此这两种技术被认为是互补的——为现代应用程序架构师和数据中心管理员添加了可用工具集,通过不同的方式为应用负载提供支持。

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