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🏅個(gè)人專欄：《Docker幻想曲：從零開始，征服容器宇宙》?🏅

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目錄

四、命名空間和控制組

1、Linux命名空間的作用和類型

2、控制組在Docker中的應(yīng)用

五、容器與鏡像管理

1、容器的生命周期管理

2、鏡像的拉取、構(gòu)建和推送過程

六、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)

1、Docker網(wǎng)絡(luò)模型和驅(qū)動(dòng)

2、存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)卷的作用

七、高級(jí)話題

1、Docker Compose和Swarm介紹

2、Kubernetes與Docker的關(guān)系與比較

八、總結(jié)

1、Docker架構(gòu)發(fā)展歷程

2、Docker架構(gòu)未來趨勢(shì)

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四、命名空間和控制組

1、Linux命名空間的作用和類型

Linux命名空間（Namespace）是Linux內(nèi)核提供的一種機(jī)制，用于隔離系統(tǒng)資源，使得不同進(jìn)程看到的資源是不同的，從而實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程間的隔離和資源管理。命名空間技術(shù)是容器化技術(shù)的基礎(chǔ)之一，它使得容器可以在一個(gè)隔離的環(huán)境中運(yùn)行，互相之間不會(huì)產(chǎn)生影響。

作用：

1. 進(jìn)程隔離： 不同命名空間中的進(jìn)程擁有自己獨(dú)立的視圖，互相之間不會(huì)感知到對(duì)方的存在，從而實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程之間的隔離。

2. 網(wǎng)絡(luò)隔離： 不同命名空間中的網(wǎng)絡(luò)資源是隔離的，每個(gè)命名空間可以擁有自己的網(wǎng)絡(luò)接口、IP地址、路由表等網(wǎng)絡(luò)配置，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的隔離。

3. 文件系統(tǒng)隔離： 不同命名空間中的文件系統(tǒng)是隔離的，每個(gè)命名空間可以擁有自己的文件系統(tǒng)掛載點(diǎn)，使得文件系統(tǒng)的操作在不同命名空間中互不干擾。

4. 用戶隔離： 不同命名空間中的用戶和用戶組是隔離的，每個(gè)命名空間可以擁有自己獨(dú)立的用戶和用戶組列表，從而實(shí)現(xiàn)了用戶隔離。

5. PID隔離： 不同命名空間中的進(jìn)程ID是隔離的，每個(gè)命名空間擁有自己獨(dú)立的PID命名空間，使得進(jìn)程ID在不同命名空間中具有不同的意義

類型：

1. PID命名空間（pid）： 用于隔離進(jìn)程ID，使得在不同PID命名空間中的進(jìn)程看到的進(jìn)程ID是不同的。

2. 網(wǎng)絡(luò)命名空間（net）： 用于隔離網(wǎng)絡(luò)資源，包括網(wǎng)絡(luò)接口、IP地址、路由表等。

3. 掛載命名空間（mnt）： 用于隔離文件系統(tǒng)掛載點(diǎn)，使得在不同掛載命名空間中的文件系統(tǒng)操作不會(huì)相互影響。

4. UTS命名空間（uts）： 用于隔離主機(jī)名和域名，使得在不同UTS命名空間中的主機(jī)名和域名是獨(dú)立的。

5. IPC命名空間（ipc）： 用于隔離進(jìn)程間通信資源，包括信號(hào)量、消息隊(duì)列和共享內(nèi)存等。

6. 用戶命名空間（user）： 用于隔離用戶和用戶組，使得在不同用戶命名空間中的用戶和用戶組列表是獨(dú)立的。

通過組合不同類型的命名空間，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型資源的細(xì)粒度隔離，從而為容器提供了一個(gè)獨(dú)立、隔離的運(yùn)行環(huán)境。?

2、控制組在Docker中的應(yīng)用

?控制組（cgroups，也稱為資源限制）在Docker 中扮演著至關(guān)重要的角色，它允許用戶對(duì)容器內(nèi)的資源進(jìn)行限制和管理，確保不同容器之間的資源隔離和公平共享。

1. 資源限制： 控制組允許用戶限制容器使用的資源，如CPU、內(nèi)存、磁盤I/O、網(wǎng)絡(luò)帶寬等。這樣可以確保一個(gè)容器不會(huì)耗盡系統(tǒng)資源影響其他容器的正常運(yùn)行。

2. 優(yōu)先級(jí)管理： 控制組允許用戶設(shè)置容器的資源優(yōu)先級(jí)，以確保關(guān)鍵服務(wù)的資源需求得到滿足。例如，可以通過設(shè)置 CPU 的份額和優(yōu)先級(jí)來保證關(guān)鍵服務(wù)的處理器時(shí)間。

3. 資源統(tǒng)計(jì)： Docker 利用控制組來監(jiān)視容器的資源使用情況，包括 CPU 使用率、內(nèi)存占用、磁盤I/O等。這些統(tǒng)計(jì)信息可以幫助用戶優(yōu)化容器的配置和性能調(diào)優(yōu)。

4. 資源限制配額： 控制組可以設(shè)置資源配額，確保容器不會(huì)超出分配的資源限制。這有助于避免意外的資源耗盡，并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

5. 自動(dòng)調(diào)整： Docker 可以根據(jù)容器的資源使用情況動(dòng)態(tài)調(diào)整控制組的限制，以適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載的變化。這種自動(dòng)調(diào)整可以提高資源利用率，并確保系統(tǒng)對(duì)突發(fā)負(fù)載的響應(yīng)能力。

五、容器與鏡像管理

1、容器的生命周期管理

Docker 容器的生命周期管理涵蓋了容器的創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止、重啟、銷毀等方面。

1. 創(chuàng)建容器： 創(chuàng)建容器是指基于 Docker 鏡像生成一個(gè)新的容器實(shí)例?？梢酝ㄟ^ docker run 命令來創(chuàng)建容器，該命令會(huì)指定要使用的鏡像以及容器的配置參數(shù)，如容器名稱、端口映射、環(huán)境變量等。

2. 啟動(dòng)容器： 創(chuàng)建容器后，需要通過 docker start 命令來啟動(dòng)容器。啟動(dòng)容器時(shí)，Docker 會(huì)根據(jù)容器配置加載相應(yīng)的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)配置，并啟動(dòng)容器內(nèi)的應(yīng)用程序。

3. 停止容器： 當(dāng)容器中的應(yīng)用程序完成任務(wù)或需要停止時(shí)，可以使用 docker stop 命令來停止容器。停止容器會(huì)發(fā)送一個(gè)信號(hào)給容器內(nèi)的進(jìn)程，以請(qǐng)求其停止運(yùn)行。

4. 重啟容器： 在某些情況下，需要重新啟動(dòng)容器，可以使用 docker restart 命令來重啟容器。該命令會(huì)先停止容器，然后再啟動(dòng)它。

5. 暫停和恢復(fù)容器： Docker 允許暫停和恢復(fù)容器的運(yùn)行狀態(tài)?？梢允褂?docker pause 命令暫停容器的運(yùn)行，并使用 docker unpause 命令恢復(fù)容器的運(yùn)行。

6. 銷毀容器： 當(dāng)容器不再需要時(shí)，可以使用 docker rm 命令將其銷毀。銷毀容器會(huì)釋放容器占用的系統(tǒng)資源，并從 Docker 主機(jī)中移除該容器的相關(guān)信息。

7. 查看容器狀態(tài)： 可以使用 docker ps 命令查看當(dāng)前正在運(yùn)行的容器列表，以及它們的狀態(tài)和相關(guān)信息?？梢允褂?docker inspect 命令查看特定容器的詳細(xì)信息。

2、鏡像的拉取、構(gòu)建和推送過程

鏡像的拉取、構(gòu)建和推送是 Docker 中常見的操作，用于獲取現(xiàn)有鏡像、構(gòu)建新的鏡像以及將鏡像推送到遠(yuǎn)程倉庫。

1. 鏡像的拉取：

• 用戶可以使用 docker pull 命令從遠(yuǎn)程鏡像倉庫（如 Docker Hub）中拉取鏡像到本地系統(tǒng)。例如，要拉取一個(gè)名為 nginx 的鏡像，可以運(yùn)行命令 docker pull nginx。
• Docker 會(huì)首先檢查本地系統(tǒng)是否已經(jīng)存在這個(gè)鏡像，如果不存在或者需要更新，則會(huì)從遠(yuǎn)程倉庫下載鏡像的文件系統(tǒng)層。

2. 鏡像的構(gòu)建：

• 用戶可以通過編寫 Dockerfile 來定義自定義的鏡像。Dockerfile 是一個(gè)文本文件，其中包含了一系列指令，用于描述如何構(gòu)建鏡像。
• 通過運(yùn)行 docker build 命令并指定 Dockerfile 的路徑，Docker 將會(huì)根據(jù) Dockerfile 中的指令逐步執(zhí)行構(gòu)建過程，生成新的鏡像。例如，運(yùn)行命令 docker build -t myimage:latest . 將會(huì)構(gòu)建一個(gè)名為 myimage 的鏡像。

3. 鏡像的推送：

• 用戶可以將本地構(gòu)建的鏡像推送到遠(yuǎn)程鏡像倉庫，以便其他用戶或系統(tǒng)可以訪問和使用。通常情況下，推送到 Docker Hub 是一個(gè)常見的選擇，但也可以推送到其他的鏡像倉庫。
• 運(yùn)行命令 docker login 登錄到遠(yuǎn)程倉庫（如果需要認(rèn)證）。
• 運(yùn)行命令 docker tag 給本地鏡像打標(biāo)簽，指定鏡像的名稱和版本信息。例如，運(yùn)行命令 docker tag myimage:latest username/repository:tag。
• 最后，運(yùn)行命令 docker push 將標(biāo)記過的鏡像推送到遠(yuǎn)程倉庫。例如，運(yùn)行命令 docker push username/repository:tag。

六、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)

1、Docker網(wǎng)絡(luò)模型和驅(qū)動(dòng)

Docker 的網(wǎng)絡(luò)模型和驅(qū)動(dòng)是容器網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分，負(fù)責(zé)管理容器之間的通信以及容器與外部網(wǎng)絡(luò)之間的連接。

1. 網(wǎng)絡(luò)模型：

• Docker 的網(wǎng)絡(luò)模型是基于 Linux 的網(wǎng)絡(luò)命名空間和虛擬網(wǎng)橋技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)容器都會(huì)被分配一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)命名空間，使得容器之間的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境彼此隔離，可以擁有自己的網(wǎng)絡(luò)接口、IP 地址和路由表。
• Docker 默認(rèn)提供了三種網(wǎng)絡(luò)模式：bridge（橋接模式）、host（主機(jī)模式）和 none（無網(wǎng)絡(luò)模式）。用戶可以根據(jù)應(yīng)用的需求選擇不同的網(wǎng)絡(luò)模式進(jìn)行配置。

2. 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)：

• Docker 的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)容器網(wǎng)絡(luò)功能的插件化組件，允許用戶根據(jù)需要選擇不同的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)容器的網(wǎng)絡(luò)連接。
• Docker 默認(rèn)提供了多種網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，包括 bridge（橋接驅(qū)動(dòng)）、overlay（覆蓋網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)）、macvlan（MACVLAN 驅(qū)動(dòng)）等。每種網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)都有其特定的用途和適用場(chǎng)景。
• bridge 驅(qū)動(dòng)是 Docker 默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，用于在宿主機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)虛擬網(wǎng)橋，使得容器可以通過該網(wǎng)橋連接到宿主機(jī)的物理網(wǎng)絡(luò)。overlay 驅(qū)動(dòng)用于跨主機(jī)之間創(chuàng)建覆蓋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)容器的跨主機(jī)通信。

3. 自定義網(wǎng)絡(luò)：

• Docker 允許用戶創(chuàng)建自定義網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)更靈活和定制化的網(wǎng)絡(luò)配置。通過自定義網(wǎng)絡(luò)，用戶可以控制容器之間的通信方式、子網(wǎng)分配、DNS 設(shè)置等。
• 用戶可以使用 docker network create 命令創(chuàng)建自定義網(wǎng)絡(luò)，并通過 --driver 參數(shù)選擇網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，指定網(wǎng)絡(luò)的名稱和其他配置選項(xiàng)。

2、存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)卷的作用

存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)（Storage Driver）：

• 存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)是 Docker 用來管理容器鏡像和容器數(shù)據(jù)的底層技術(shù)。它負(fù)責(zé)將容器的文件系統(tǒng)、元數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到宿主機(jī)的文件系統(tǒng)中，并提供對(duì)這些數(shù)據(jù)的讀寫操作。
• Docker 支持多種存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)，如 overlay2、aufs、btrfs、zfs 等。每種存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)都有其特定的特性和優(yōu)劣勢(shì)，用戶可以根據(jù)需求選擇合適的存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行配置。
• 存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)的選擇會(huì)影響容器的性能、可靠性和存儲(chǔ)特性，因此在進(jìn)行容器部署和運(yùn)行時(shí)需要考慮存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)的選擇。

數(shù)據(jù)卷（Volume）：

• 數(shù)據(jù)卷是用于在容器之間共享數(shù)據(jù)、持久化存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種機(jī)制。它可以將宿主機(jī)的文件或目錄掛載到容器內(nèi)部，從而使得容器可以訪問和修改宿主機(jī)上的文件系統(tǒng)。
• 數(shù)據(jù)卷提供了持久化存儲(chǔ)的能力，即使容器被刪除，數(shù)據(jù)卷中的數(shù)據(jù)仍然保留。這使得容器可以在重新創(chuàng)建時(shí)保留之前的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
• Docker 提供了多種類型的數(shù)據(jù)卷，如本地主機(jī)數(shù)據(jù)卷、命名數(shù)據(jù)卷、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)卷等。用戶可以根據(jù)應(yīng)用需求選擇不同類型的數(shù)據(jù)卷進(jìn)行配置和使用。

七、高級(jí)話題

1、Docker Compose和Swarm介紹

Docker Compose 和 Docker Swarm 都是 Docker 官方提供的工具，用于簡化和管理容器化應(yīng)用的部署和管理。它們都是 Docker 生態(tài)系統(tǒng)中的重要組件，但在功能和用途上有所不同。

Docker Compose：

• Docker Compose 是一個(gè)用于定義和運(yùn)行多容器 Docker 應(yīng)用的工具。它允許用戶使用 YAML 文件來定義應(yīng)用的服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和卷等配置，然后使用單個(gè)命令就可以啟動(dòng)、停止和管理整個(gè)應(yīng)用。
• Docker Compose 適用于在單個(gè)主機(jī)上快速啟動(dòng)和管理開發(fā)和測(cè)試環(huán)境。通過 Docker Compose，用戶可以輕松地在開發(fā)環(huán)境中部署多個(gè)服務(wù)，并進(jìn)行快速迭代和調(diào)試。
• Docker Compose 支持聲明式配置，并且可以與 Docker 引擎無縫集成，使得容器化應(yīng)用的開發(fā)和測(cè)試過程更加簡單和高效。

Docker Swarm：

• Docker Swarm 是 Docker 官方提供的容器編排平臺(tái)，用于在多個(gè) Docker 主機(jī)上部署和管理容器化應(yīng)用。它通過將多個(gè) Docker 主機(jī)組成一個(gè)集群，并使用內(nèi)置的調(diào)度器和管理器來協(xié)調(diào)容器的部署和運(yùn)行。
• Docker Swarm 提供了高可用性、伸縮性和安全性等特性，使得用戶可以輕松地在生產(chǎn)環(huán)境中部署和管理容器化應(yīng)用。它支持服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負(fù)載均衡、滾動(dòng)更新等功能，同時(shí)還提供了容器的自動(dòng)恢復(fù)和故障轉(zhuǎn)移等機(jī)制。
• Docker Swarm 可以與 Docker Engine 無縫集成，并且提供了簡單的命令行接口和 Web 控制臺(tái)，使得用戶可以方便地進(jìn)行集群的管理和監(jiān)控。

2、Kubernetes與Docker的關(guān)系與比較

Kubernetes（通常簡稱為 K8s）和 Docker 是兩個(gè)不同但相關(guān)的技術(shù)，它們?cè)谌萜骰腿萜骶幣蓬I(lǐng)域扮演著不同的角色。

關(guān)系：

• Docker 是一種容器化平臺(tái)，提供了一套工具和技術(shù)，用于創(chuàng)建、打包和運(yùn)行容器化應(yīng)用。它包括 Docker Engine、Docker Compose、Docker Swarm 等組件，提供了從開發(fā)到部署的端到端解決方案。
• Kubernetes 是一個(gè)開源的容器編排平臺(tái)，用于在多個(gè)主機(jī)上管理和調(diào)度容器化應(yīng)用。它提供了集群管理、自動(dòng)擴(kuò)展、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負(fù)載均衡、滾動(dòng)更新等功能，使得容器化應(yīng)用在生產(chǎn)環(huán)境中能夠更加靈活、高效和可靠地運(yùn)行。

比較：

• 范圍和定位： Docker 主要關(guān)注于容器的創(chuàng)建、打包和運(yùn)行，是一種容器化平臺(tái)。而 Kubernetes 則專注于容器編排和管理，用于在多個(gè)主機(jī)上部署和運(yùn)行容器化應(yīng)用。
• 功能和特性： Docker 提供了包括容器引擎、容器編排工具、鏡像倉庫等在內(nèi)的一整套容器化解決方案。而 Kubernetes 則提供了更為豐富和復(fù)雜的功能，如服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負(fù)載均衡、自動(dòng)伸縮、滾動(dòng)更新等，使得容器化應(yīng)用能夠在分布式環(huán)境中更加靈活和強(qiáng)大。
• 易用性和學(xué)習(xí)曲線： Docker 的學(xué)習(xí)曲線相對(duì)較低，提供了簡單易用的命令行接口和圖形化界面，適合于開發(fā)人員和小型團(tuán)隊(duì)使用。而 Kubernetes 的學(xué)習(xí)曲線相對(duì)較陡，需要理解復(fù)雜的概念和機(jī)制，適合于大型團(tuán)隊(duì)和復(fù)雜應(yīng)用的部署和管理。
• 生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)支持： Docker 有一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)和活躍的社區(qū)支持，提供了豐富的插件和工具，適用于不同場(chǎng)景和需求。而 Kubernetes 也擁有強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)和廣泛的社區(qū)支持，提供了各種擴(kuò)展和集成方式，適用于不同規(guī)模和復(fù)雜度的應(yīng)用場(chǎng)景。

八、總結(jié)

1、Docker架構(gòu)發(fā)展歷程

起初，Docker采用了典型的客戶端-服務(wù)器（CS）架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過Client端與Server端的通信，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建、運(yùn)行和分發(fā)Docker容器的功能。這種設(shè)計(jì)使得Docker能夠靈活地在各種環(huán)境中運(yùn)行，并提供了多種通信方式，如Unix套接字、Restful API、網(wǎng)絡(luò)接口和命令行等。

隨著Docker的不斷發(fā)展，其架構(gòu)也經(jīng)歷了一系列的演進(jìn)。原有的引擎功能逐漸下沉到containerd，這使得containerd逐漸獨(dú)立于Docker，成為一個(gè)通用的容器運(yùn)行時(shí)工具。同時(shí)，swarm功能也被整合入引擎，swarmkit模塊不斷弱化，最終將被引擎吸收。這些變化使得Docker的架構(gòu)更加核心化，引擎集群化，提高了Docker的性能和穩(wěn)定性。

此外，Docker的內(nèi)部功能也在不斷解耦，新的功能模塊不斷被加入，使得Docker的功能更加豐富和強(qiáng)大。例如，Docker在鏡像管理、容器編排、網(wǎng)絡(luò)管理等方面都進(jìn)行了大量的優(yōu)化和改進(jìn)，為用戶提供了更加便捷和高效的使用體驗(yàn)。

2、Docker架構(gòu)未來趨勢(shì)

展望未來，Docker的架構(gòu)將繼續(xù)朝著更加核心化、集群化的方向發(fā)展。隨著容器技術(shù)的不斷成熟和普及，Docker將更加注重與云原生技術(shù)的融合，為用戶提供更加全面的解決方案。

Docker還將在安全性和穩(wěn)定性方面進(jìn)行更多的投入。隨著容器在生產(chǎn)環(huán)境中的廣泛應(yīng)用，安全性和穩(wěn)定性成為了用戶最為關(guān)心的問題。因此，Docker將加強(qiáng)在容器安全、隔離性、故障恢復(fù)等方面的研究和開發(fā)，為用戶提供更加可靠和安全的容器運(yùn)行環(huán)境。

Docker還將繼續(xù)加強(qiáng)與開源社區(qū)的合作，推動(dòng)容器技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。開源社區(qū)是Docker發(fā)展的重要推動(dòng)力，通過與開源社區(qū)的合作，Docker可以獲取更多的技術(shù)資源和創(chuàng)新思路，推動(dòng)容器技術(shù)的不斷進(jìn)步。

💕💕💕每一次的分享都是一次成長的旅程，感謝您的陪伴和關(guān)注。希望這些關(guān)于Docker的文章能陪伴您走過技術(shù)的一段旅程，共同見證成長和進(jìn)步！😺😺😺

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