1 虚拟化技术
1.1 什么是虚拟化技术
虚拟化技术（Virtualization）是一种在单一的硬件平台上运行多个独立操作系统或应用程序的技术。虚拟化技术通过软件或硬件，将物理服务器资源，如 CPU、内存、存储和网络，分离出多个独立的虚拟环境，每个虚拟环境都可以像独立的计算机一样运行不同的操作系统和应用程序。
虚拟化技术的优点在于可以实现更高的硬件利用率，简化管理和部署工作，提高系统的安全性和灵活性。其中最流行的几种虚拟化技术包括：
- 全虚拟化：在全虚拟化中，虚拟化管理软件（例如 VMware、Hyper-V）在物理服务器上创建一个虚拟层，并在虚拟层中运行多个虚拟机。每个虚拟机都运行自己的操作系统和应用程序，并且可以独立进行管理和控制。
- 半虚拟化：在半虚拟化中，操作系统内核被修改以支持虚拟化。这种方法可以提高虚拟机的性能，但限制了操作系统和应用程序的选择。
- 容器化：容器化是一种更轻量的虚拟化技术，它基于操作系统而不是硬件的虚拟化，并允许在一个操作系统上运行多个独立的应用程序实例，而不需要每个实例都运行自己的操作系统。
1.2 容器化技术
容器化技术（Containerization）是一种操作系统级别或应用程序级别的虚拟化技术，它通过隔离操作系统层面的资源，将应用程序打包成一个独立的可运行的容器，使得应用程序在不同的计算环境中能够稳定、高效地运行。
相对于传统的虚拟化技术，容器化技术更加轻量化、可扩展，且具有更快的启动速度和更小的资源利用。容器化技术能够把应用程序和其所需要的所有组件打包成一个镜像，然后通过这个镜像来创建和运行一个容器。这些容器在隔离和保护应用程序的同时可以跨平台和大规模部署，因此逐渐地成为了现代化应用程序部署、管理和分发的新标准。
常见的容器化技术包括 Docker、Kubernetes、Mesos、Rocket等，它们被广泛应用于云计算、物联网、移动计算等领域。容器化技术能够有效地简化应用程序开发、测试、交付和运维的流程，提高生产效率，降低部署成本，因此得到了众多企业和开发者的青睐。
2 Docker简介
2.1 什么是Docker
Docker是一个开源的容器化平台，允许开发人员将应用程序及其所有依赖项打包到一个轻量、可移植的容器中，然后在不同的环境中部署和运行这些容器。
Docker的主要特点包括：
1、轻量级：Docker容器利用属于操作系统的核心资源，不需要额外的虚拟化层，因此比虚拟机更轻量、更快捷。
2、可移植性：Docker容器提供了一个一致的运行环境，使得容器可以在不同的平台和环境中移植和部署，因为容器中已经包含了应用程序及其依赖的所有组件。
3、灵活性：Docker提供了许多构建和管理容器的工具，使得容器构建和部署更加灵活。
Docker被广泛应用于各种场景，例如微服务、DevOps、持续集成/持续部署、云平台等。使用Docker可以显著简化应用程序的开发、测试、部署、维护和升级过程，帮助开发人员更快地交付应用程序，提高软件开发的效率和质量。目前，Docker已成为企业级容器解决方案的代表，在全球范围内得到了广泛的应用和支持。
2.2 Docker的历史
Docker的历史可以追溯到2008年，当时一家叫做dotCloud的公司开始使用Linux容器来运行自己的应用程序。这种基于Linux容器的应用程序部署方式相比传统的VM虚拟化技术更轻量、更快捷且更灵活。在此基础上，dotCloud公司开始开发Docker项目，旨在将应用程序容器化的过程标准化并简化，从而使得更多的应用程序开发人员也能够受益于容器化技术。
2013年3月，Docker正式发布首个版本，该版本得到了广泛的关注和支持。2014年，Docker发布了第二个版本，并开发了Docker Hub，一个用于存储、管理和分享Docker容器的云平台。Docker Hub为用户提供了方便的容器构建、发布和管理工具，使得容器的开发、部署和管理变得更加简单和高效。此外，Docker Hub还提供了数万个公共的容器镜像和应用，从而满足了各种应用程序的需求。
随着时间的推移，Docker逐渐成为了企业级容器解决方案的代表，被广泛应用于各种应用场景中，例如微服务、持续集成/持续部署、云平台等。Docker社区也成为了全球最活跃、最庞大的开源社区之一，得到了世界各地的开发人员和用户的广泛支持和关注。
总的来说，Docker自发布以来一直保持着高速发展的姿态，不断推出新功能和技术，为应用程序容器化提供了先进、可靠的技术支持，成为许多企业不可或缺的核心技术之一。
2.3 Docker中的核心概念
Docker中的核心概念包括镜像、容器、仓库、文件和网络等。
1、镜像（Image）：用于创建Docker容器的基础组件，类似于虚拟机中的镜像文件。镜像包含了用于运行应用程序所需的所有操作系统、库、设置及应用程序本身等组件，可以使用Dockerfile或从Docker Hub获取构建。
2、容器（Container）：Docker镜像的运行实例，类似于轻量级的虚拟机。容器可以被快速创建、启动和销毁，可以与其他容器共享主机操作系统内核，并可以在各种环境中移植和部署。
3、仓库（Repository）：用于存储、管理和共享Docker镜像的集合。可以将镜像推送到公共或私有仓库中，并从中获取镜像以满足应用程序的需求。
4、文件（Dockerfile）：用于定义和构建Docker镜像的脚本文件。Dockerfile包含了一系列的指令和操作，用于创建构建环境、添加应用程序、设置容器运行时参数等。
5、网络（Network）：由Docker Engine提供的一种机制，用于在Docker容器之间创建虚拟网络。Docker网络允许容器之间进行通信和协作，安全地隔离和限制容器之间的访问，以及将容器与外部网络连接起来。
2.4 Docker安装和基本使用示例
本示例在Linux操作系统下安装Docker、下载Docker镜像和启动Docker容器三项操作。
首先，配置Docker官方yum仓库：
# step 1: 更新系统，安装必要的一些系统工具
yum update -y
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# Step 2: 添加软件源信息
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
# Step 3 设置
sed -i 's+download.docker.com+mirrors.aliyun.com/docker-ce+' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
# Step 4: 更新仓库缓存
yum makecache
然后，安装Docker-CE：
sudo yum -y install docker-ce
接下来，启动Docker服务并将Docker服务设置为开机自动启动。相关命令如下所示：
systemctl start docker # 开启Docker服务
systemctl stop docker # 关闭Docker服务
systemctl restart docker # 重启Docker服务
systemctl enable docker # 设置开机启动Docker服务
systemctl disable docker # 设置关闭开机启动Docker服务
systemctl status docker # 检查Docker服务状态
本例中可以使用开启Docker服务、设置开机启动Docker服务和检查Docker服务状态3条命令。
然后，下载ubuntu的Docker镜像到本地，使用pull命令下载的镜像默认会被Docker直接加载：
docker pull ubuntu # 下载最新的ubuntu镜像
docker images # 查看已加载的本地镜像
接下来，基于ubuntu镜像启动一个Docker容器：
docker run -it ubuntu /bin/bash
其中：
- -i：交互式操作。
- -t：终端。
- Ubuntu：ubuntu 镜像。
- /bin/bash：放在镜像名后的是命令，这里我们希望有个交互式 Shell，因此用的是 /bin/bash
从提示符可以看到，此时已启动Docker容器，并进入Docker容器。容器中运行的是Ubuntu操作系统。
相对于通过虚拟机软件创建Ubuntu虚拟机的方案，使用Docker的方式更为简单高效。
接下来，使用exit命令从容器中退出，回到云主机操作终端，并查看本机上所有的Docker容器。
使用 start 命令启动一个已停止的容器：
docker start f669 # f669是容器ID的前4位
容器的状态已经由Exited变为Up。
使用stop命令关闭一个运行中的容器：
docker stop f669 # f669是容器ID的前4位
使用rm命令删除容器：
docker rm f669 # f669是容器ID的前4位
2.5 Docker的架构
Docker使用C/S架构。 Docker客户端与Docker守护进程通信，Docker守护进程负责构建、运行和分发Docker容器。
Docker客户端和守护进程可以在同一系统上运行，也可以使用Docker客户端连接远程Docker守护进程。 Docker客户端和守护进程使用REST API通过UNIX套接字或网络接口进行通信。
一个典型的Docker操作流程如下图所示。
