Docker容器的本质

Docker容器是现代云计算、微服务架构和持续集成/持续部署（CI/CD）中常用的技术。

* Docker容器不是一个完整的操作系统

Docker容器并不是一个完整的操作系统，它是一个轻量级的、基于操作系统的虚拟化技术。与传统虚拟机（VM）不同，虚拟机需要运行完整的操作系统（包括内核、系统库和工具），并且每个虚拟机都要分配一套独立的资源。相比之下，Docker容器通过共享宿主机的内核来减少资源浪费，且可以在同一个宿主机上运行多个容器。

关键点：

• 容器比虚拟机轻量：容器并不需要一个完整的操作系统，因而启动速度非常快，并且占用的资源更少。
• 隔离性和共享性：尽管容器相互隔离，但它们共享宿主机的内核，且所有容器都可以共享宿主机的硬件资源。容器通过操作系统的功能进行进程、网络和文件系统隔离。

* 容器共享宿主机内核

Docker容器运行在宿主操作系统之上，但容器并不像虚拟机那样需要自己的内核。容器直接利用宿主机的操作系统内核，节省了操作系统级别的资源分配，因而能够以更高效的方式运行。

内核共享的优势：

• 高效性：容器之间不需要每个都启动一个操作系统的内核，因此容器在运行时所需的系统资源显著减少。
• 快速启动：由于容器没有自己独立的操作系统内核，而是共享宿主机内核，所以容器的启动时间非常快，一般为几秒钟。
• 小巧：没有冗余的操作系统代码，容器镜像通常比虚拟机镜像小得多。

* 独立的文件系统、网络配置和进程空间

尽管容器共享宿主机的内核，它们在运行时保持着独立的环境。具体来说，Docker容器有自己独立的文件系统、网络配置和进程空间，这使得容器能够在相互隔离的情况下运行应用。

独立的文件系统：

每个Docker容器都有自己的文件系统，Docker使用了一种名为**联合文件系统（UnionFS）**的技术，允许多个容器共享相同的镜像层（只读层），同时每个容器也可以有一个可写的层。这个文件系统为每个容器提供了相对独立的环境，避免了容器之间的干扰。

• 共享只读层：多个容器可以共享相同的镜像层，这些镜像层通常是只读的。
• 独立的可写层：每个容器运行时会有一个专属的、可写的层，用来存储该容器运行期间生成的数据和变化。

独立的网络配置：

容器通过虚拟网络与外部世界以及其他容器通信。Docker提供了灵活的网络管理方式，允许容器在自己的私有网络上运行，或者暴露端口与宿主机或其他容器通信。

• 隔离的网络：默认情况下，每个容器在其独立的网络中运行，容器之间不能直接通信，除非明确配置网络连接。
• 网络驱动：Docker支持多种网络驱动（如 bridge, host, overlay），使得容器能够灵活地配置其网络行为。

独立的进程空间：

容器运行的应用有自己的进程空间，即使它们共享宿主机的内核，每个容器内的进程是彼此独立的，并且不会直接干扰宿主机或其他容器。

• PID命名空间：每个容器都有自己的PID命名空间，容器内的进程不会与宿主机或其他容器的进程冲突。
• 资源隔离：Docker还使用了cgroups（控制组）来限制容器使用的CPU、内存等资源，确保一个容器不会影响到其他容器的资源使用。

总结

• Docker容器不是操作系统：容器本身并不包含操作系统，只是通过宿主机的内核来运行。它们相对于虚拟机更加轻量和高效。
• 共享内核：容器共享宿主机的操作系统内核，而不是每个容器都有自己的内核，这减少了资源消耗和提升了启动速度。
• 独立的文件系统、网络配置和进程空间：虽然容器共享内核，但每个容器都有自己的文件系统、网络和进程空间，从而确保了容器的隔离性。