Docker与虚拟机有何不同

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各种虚拟机技术开启了云计算时代;而Docker,作为新一代的虚拟化技术,正在改变我们开发、测试、部署应用系统的方式。下来带大家来了解一下虚拟机与Docker究竟有何不同。

当我第一次接触Docker的时候,我把它比做是一种轻量级的虚拟机。这样做无可厚非,因为Docker最初的成功秘诀,正是它比虚拟机更节省内存,启动更快。正如Docker给大家宣传那样,”虚拟机需要数分钟启动,而Docker容器仅需要50毫秒”。

但是,Docker容器并非虚拟机,我们通过下面的架构图来比较一下它们。

理解虚拟机

使用虚拟机运行多个相互隔离的应用时,如下图:Docker与虚拟机有何不同

从下到上理解上图:

  • 基础设施(Infrastructure)。它可以是你的个人电脑,数据中心的服务器,或者是云主机。
  • 主操作系统(Host Operating System)。你的个人电脑之上,运行的可能是MacOS,Windows或者某个Linux发行版。
  • 虚拟机管理系统(Hypervisor)。利用Hypervisor,可以在主操作系统之上运行多个不同的从操作系统。类型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit,支持Windows的Hyper-V以及支持Linux的KVM。类型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare。
  • 从操作系统(Guest Operating System)。假设你需要运行3个相互隔离的应用,则需要使用Hypervisor启动3个从操作系统,也就是3个虚拟机。这些虚拟机都非常大,也许有700MB,这就意味着它们将占用2.1GB的磁盘空间。更糟糕的是,它们还会消耗很多CPU和内存。
  • 各种依赖。每一个从操作系统都需要安装许多依赖。如果你的的应用需要连接PostgreSQL的话,则需要安装libpq-dev;如果你使用Ruby的话,应该需要安装gems;如果使用其他编程语言,比如Python或者Node.js,都会需要安装对应的依赖库。
  • 应用。安装依赖之后,就可以在各个从操作系统分别运行应用了,这样各个应用就是相互隔离的。

理解Docker容器

使用Docker容器运行多个相互隔离的应用时,如下图:

Docker与虚拟机有何不同

不难发现,相比于虚拟机,Docker要简洁很多。因为我们不需要运行一个臃肿的从操作系统了。

从下到上理解上图:

  • 基础设施(Infrastructure)。
  • 主操作系统(Host Operating System)。所有主流的Linux发行版都可以运行Docker。对于MacOS和Windows系统,也有一些办法运行Docker。
  • Docker守护进程(Docker Daemon)。Docker运用守护进程取代了Hypervisor技术,它是运行在操作系统之上的后台进程,主要负责管理Docker容器。
  • 各种依赖。对于Docker,应用的所有依赖都打包在Docker镜像中,Docker容器是基于Docker镜像创建的。
  • 应用。应用的源代码与它的依赖都打包在Docker镜像中,不同的应用需要不同的Docker镜像。不同的应用程序运行在不同的Docker容器中,相互隔离起来。

对比虚拟机与Docker

Docker守护进程可以直接与主操作系统进行通信,为各个Docker容器分配资源;它还可以将容器与主操作系统隔离,并将各个不同容器保持隔离。虚拟机启动可能需要数分钟,而Docker容器可以在数毫秒内启动。由于没有臃肿的操作系统,Docker可以节省大量的硬盘空间以和其他系统资源。

Docker的优势

1)上手快

用户只需要几分钟,就可以把自己的程序“Docker 化”。Docker 依赖于“写时复制” (copy-on-write)模型,使修改应用程序也非常迅速,可以说达到“随心所致,代码即改” 的境界。

随后,就可以创建容器来运行应用程序了。大多数 Docker 容器只需要不到 1 秒中即可 启动。由于去除了管理程序的开销,Docker 容器拥有很高的性能,同时同一台宿主机中也 可以运行更多的容器,使用户尽可能的充分利用系统资源。

2)职责的逻辑分类

使用 Docker,开发人员只需要关心容器中运行的应用程序,而运维人员只需要关心如 何管理容器。Docker 设计的目的就是要加强开发人员写代码的开发环境与应用程序要部署 的生产环境一致性。从而降低那种“开发时一切正常,肯定是运维的问题(测试环境都是正 常的,上线后出了问题就归结为肯定是运维的问题)”

3)快速高效的开发生命周期

Docker 的目标之一就是缩短代码从开发、测试到部署、上线运行的周期,让你的应用 程序具备可移植性,易于构建,并易于协作。(通俗一点说,Docker 就像一个盒子,里面 可以装很多物件,如果需要这些物件的可以直接将该大盒子拿走,而不需要从该盒子中一件 件的取。)

4)鼓励使用面向服务的架构

Docker 还鼓励面向服务的体系结构和微服务架构。Docker 推荐单个容器只运行一个应 用程序或进程,这样就形成了一个分布式的应用程序模型,在这种模型下,应用程序或者服 务都可以表示为一系列内部互联的容器,从而使分布式部署应用程序,扩展或调试应用程序 都变得非常简单,同时也提高了程序的内省性。(当然,可以在一个容器中运行多个应用程 序)

说了这么多Docker的优势,大家也没有必要完全否定虚拟机技术,因为两者有着不同的应用场景。虚拟机专注于彻底隔离整个运行环境。比如,云服务提供商通常采用虚拟机技术隔离不同的操作用户。而Docker技术通常用来隔离不同的应用,例如前端端,数据库以及中间件等。

 

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