【Docker】Docker比虚拟机快的原因、ubuntu容器、镜像的分层概念和私有库的详细讲解

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前言：Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux系统 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）,更重要的是容器性能开销极低。

1.Docker比虚拟机快的原因

众所周知，Docker比虚拟机快，那么为什么呢？凭啥Docker比虚拟机快呢？因为它更帅吗？任何主流的东西都是有它的优势的。

Docker比虚拟机快的主要原因有以下几点：

• 1.资源利用率高：Docker容器共享宿主机的操作系统内核，不需要像虚拟机一样每个实例都运行完整的操作系统。这使得Docker容器在启动和停止时更加轻量级和快速。

• 2.快速启动时间：Docker容器的启动时间通常只需要几秒钟，而虚拟机需要几分钟甚至更长时间。这是因为Docker容器不需要启动完整的操作系统，只需加载应用程序所需的文件和依赖项。

• 3.资源隔离：虚拟机在运行时需要为每个实例分配一定的CPU、内存和磁盘资源，而Docker容器可以共享宿主机的资源。这种资源隔离方式使得Docker容器在性能方面更加高效。

• 4.轻量级：Docker容器的镜像大小相对较小，只包含应用程序和其依赖项，而虚拟机镜像包含完整的操作系统。这使得Docker容器在传输和存储时更加高效。

2.Dockers中关于ubuntu容器的简单说明

  Docker是一种容器化平台，它允许用户将应用程序及其依赖打包为一个独立的容器，提供了一种轻量级、可移植、可复制的方式来部署和运行应用程序。Ubuntu容器是指在Docker中基于Ubuntu操作系统镜像创建的容器。它是一个虚拟化的环境，可以运行Ubuntu操作系统及其相关的应用程序。

在Docker中创建一个Ubuntu容器可以通过以下步骤完成：

• 1.首先，确保你已经安装好Docker。如果没有安装，请按照Docker官方文档的指引进行安装。
• 2.打开终端或命令提示符，运行以下命令来拉取Ubuntu镜像：

docker pull ubuntu

• 3.等待镜像下载完成后，可以运行以下命令来创建并启动一个Ubuntu容器：

docker run -it --name my_ubuntu_container ubuntu

这个命令会创建一个新的Ubuntu容器，并将终端连接到容器的交互式会话中。my_ubuntu_container是你给容器起的一个名称。

3.Docker中镜像的分层概念

  在Docker中，镜像是构建和运行容器的基础。镜像是由一系列只读层（layers）组成的。每个层都包含了文件系统中的一部分，这些层会根据需要进行合并和重用，以创建最终的镜像。

镜像分层的概念有以下几个关键点：

• 1.分层结构：Docker镜像是由多个只读层组成的，每个层都可以看作是文件系统中的一个快照。每个层都包含了增量的文件和目录变化，以及相应的元数据信息。这种分层结构使得镜像的构建和分发更加高效。

• 2.基础镜像：镜像分层的最底层是一个基础镜像，它通常包含了操作系统的核心组件和基本工具。基础镜像可以是官方提供的如Ubuntu、CentOS等，也可以是自定义的。

• 3.可写层：在基础镜像之上，可以有任意数量的可写层。可写层允许在容器中进行修改和更新操作。当容器启动时，可写层会与只读层一起形成容器的文件系统视图。

• 4.共享和复用：由于镜像分层的机制，多个镜像可以共享相同的只读层，从而节省存储空间。当多个镜像使用相同的基础镜像时，它们可以共享相同的只读层，只需要额外存储各自的可写层。

• 5.构建和发布：在构建镜像时，Docker会根据Dockerfile中的指令逐层构建镜像。每个指令都会创建一个新的只读层，并根据需要将其与之前的层进行合并。在发布镜像时，只需传输增量的层数据，而不需要传输整个镜像，这也使得镜像的分发更加高效。

3.1Docker中的UnionFS联合文件系统

  Docker中的联合文件系统是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统技术，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，允许在容器中使用多个文件系统镜像，并将它们合并成一个单一的可读写的文件系统。这种技术称为联合文件系统，因为它通过在不同的文件系统镜像之间建立联合来实现。

  在Docker中，每个镜像都有一个基础镜像，所有的更改和添加都是在该基础镜像上进行的。当创建一个容器时，Docker会在基础镜像之上创建一个可写层。这个可写层允许在容器中对文件进行更改和添加，而不会影响到基础镜像。

  当容器启动时，Docker会将所有的镜像层以及可写层联合挂载到一个单一的文件系统中。这样，容器就可以访问并操作这个联合文件系统中的所有文件。当对文件进行修改或添加时，Docker会在可写层中创建新的文件或修改已有的文件，而不会改变基础镜像中的文件。

  联合文件系统的好处是它可以节省存储空间。因为每个容器都共享基础镜像的只读部分。

3.2Docker中的镜像加载原理

  在Docker中，镜像是用于运行容器的文件系统。镜像加载是指将镜像从Docker仓库或本地缓存加载到本地系统，以供后续创建和运行容器。

镜像加载的过程大致可以分为以下几个步骤：

• 1.镜像下载：如果镜像不在本地缓存中，Docker会从指定的仓库中下载镜像文件。默认情况下，Docker会从Docker Hub下载公共镜像，也可以通过配置使用其他仓库。

• 2.镜像分层：镜像文件实际上由多个分层组成，每个分层都包含文件系统的一部分。Docker加载镜像时，会按照分层的顺序逐个加载，并将它们合并成一个单一的文件系统。

• 3.分层缓存：Docker会根据镜像的分层信息进行缓存，以提高后续加载相同镜像时的速度。如果多个镜像共享相同的分层，只需要下载一次，并在本地缓存中进行复用。

• 4.容器创建：一旦镜像加载完成，就可以使用该镜像创建容器。容器是镜像的一个实例化对象，它包含一个独立的文件系统和运行时环境。
  

4.Docker的私有库简介

  私有库是Docker中用于存储和管理镜像的仓库，它可以用于存储自己创建的镜像，以及从公共仓库拉取下来的镜像。在本地搭建私有库可以提供更高的安全性和更好的性能。搭建私有库可以使用Docker官方提供的Registry镜像，也可以使用第三方工具，如Harbor、Nexus等。

下面以Docker官方的Registry为例进行讲解。

• 1.下载Registry镜像：

docker pull registry

• 2.运行Registry容器：

docker run -d -p 5000:5000 --restart=always --name registry registry

这里将容器的5000端口映射到宿主机的5000端口，方便访问私有库。

• 3.配置Docker客户端：
  编辑Docker配置文件/etc/docker/daemon.json，添加以下内容：

{"insecure-registries": ["your-registry-domain:5000"]
}

这里将your-registry-domain替换为私有库的域名或IP地址。

• 4.推送镜像到私有库：
  首先，为镜像添加标签，使其与私有库的地址关联：

docker tag your-image your-registry-domain:5000/your-image

然后，推送镜像到私有库：

docker push your-registry-domain:5000/your-image

这里将your-image和your-registry-domain替换为实际的镜像名称和私有库地址。

• 5.从私有库拉取镜像：

docker pull your-registry-domain:5000/your-image

这里将your-image和your-registry-domain替换为实际的镜像名称和私有库地址。

以上就是在Docker中搭建私有库的详细步骤啦。通过私有库，你可以方便地管理和分享自己的镜像，同时也可以控制访问权限。

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