容器的核心理念在于通过镜像将运行环境打包，实现“一次构建，处处运行”，从而避免了运行环境不一致导致的各种异常。
在容器镜像的发布流程中，镜像仓库 扮演了镜像的存储和分发角色，并且通过 tag 支持镜像的版本管理，类似于 Git 仓库在代码开发过程中所扮演的角色，是整个容器环境中不可缺少的组成部分

再说什么是Docker

什么是Docker？通过下面四点向你说明Docker到底是个什么东西。

• Docker是世界领先的软件容器平台。
• Docker使用Google公司推出的Go语言进行开发实现，基于Linux内核的cgroup，namespace，以及AUFS类的UnionFS等技术，对进程进行封装隔离，属于操作系统层面的虚拟化技术。 由于隔离的进程独立于宿主和其它的隔离的进程，因此也称其为容器。Docke最初实现是基于LXC。
• Docker能够自动执行重复性任务，例如搭建和配置开发环境，从而解放了开发人员以便他们专注在真正重要的事情上：构建杰出的软件。
• 用户可以方便地创建和使用容器，把自己的应用放入容器。容器还可以进行版本管理、复制、分享、修改，就像管理普通的代码一样。

Docker思想

• 集装箱
• 标准化： ①运输方式、②存储方式、 ③API接口
• 隔离

Docker容器的特点

• 轻量，在一台机器上运行的多个Docker容器可以共享这台机器的操作系统内核；它们能够迅速启动，只需占用很少的计算和内存资源。镜像是通过文件系统层进行构造的，并共享一些公共文件。这样就能尽量降低磁盘用量，并能更快地下载镜像。
• 标准，Docker容器基于开放式标准，能够在所有主流Linux版本、Microsoft Windows以及包括VM、裸机服务器和云在内的任何基础设施上运行。
• 安全，Docker赋予应用的隔离性不仅限于彼此隔离，还独立于底层的基础设施。Docker默认提供最强的隔离，因此应用出现问题，也只是单个容器的问题，而不会波及到整台机器。

为什么要用Docker

• Docker的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性，从而不会再出现“这段代码在我机器上没问题啊”这类问题；——一致的运行环境
• 可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间。——更快速的启动时间
• 避免公用的服务器，资源会容易受到其他用户的影响。——隔离性
• 善于处理集中爆发的服务器使用压力；——弹性伸缩，快速扩展
• 可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。——迁移方便
• 使用Docker可以通过定制应用镜像来实现持续集成、持续交付、部署。——持续交付和部署

容器 VS 虚拟机

传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程；而容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核，而且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便。

二者对比图

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容器虚拟化的是操作系统而不是硬件，容器之间是共享同一套操作系统资源的。
虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统。因此容器的隔离级别会稍低一些。

容器与虚拟机 (VM) 总结

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• 容器是一个应用层抽象，用于将代码和依赖资源打包在一起。 多个容器可以在同一台机器上运行，共享操作系统内核，但各自作为独立的进程在用户空间中运行 。与虚拟机相比， 容器占用的空间较少（容器镜像大小通常只有几十兆），瞬间就能完成启动 。
• 虚拟机（VM）是一个物理硬件层抽象，用于将一台服务器变成多台服务器。 管理程序允许多个VM在一台机器上运行。每个VM都包含一整套操作系统、一个或多个应用、必要的二进制文件和库资源，因此占用大量空间。而且VM启动也十分缓慢 。

Docker包括三个基本概念：

• 镜像（Image）
• 容器（Container）
• 仓库（Repository）

镜像（Image）——一个特殊的文件系统

操作系统分为内核和用户空间。对于Linux而言，内核启动后，会挂载root文件系统为其提供用户空间支持。而Docker镜像（Image），就相当于是一个root文件系统。

Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。 镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

Docker设计时，就充分利用Union FS的技术，将其设计为分层存储的架构。 镜像实际是由多层文件系统联合组成。

容器（Container）——镜像运行时的实体

镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等 。

容器的实质是进程，但与直接在宿主执行的进程不同，容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。前面讲过镜像使用的是分层存储，容器也是如此。

容器存储层的生存周期和容器一样，容器消亡时，容器存储层也随之消亡。因此，任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。

按照Docker最佳实践的要求，容器不应该向其存储层内写入任何数据 ，容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作，都应该使用数据卷（Volume）、或者绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡，数据卷不会消亡。因此， 使用数据卷后，容器可以随意删除、重新run，数据却不会丢失。

仓库（Repository）——集中存放镜像文件的地方

镜像构建完成后，可以很容易的在当前宿主上运行，但是， 如果需要在其它服务器上使用这个镜像，我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务，Docker Registry就是这样的服务。

一个Docker Registry中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。所以说：镜像仓库是Docker用来集中存放镜像文件的地方类似于我们之前常用的代码仓库。

镜像仓库实现方式按使用范围可以分为Docker Hub 和 Docker Registry两类，前者是在公网环境下面向所有容器使用者开放的镜像服务，后者是供开发者或公司在内部环境下搭建镜像仓库服务，由于公网下载镜像的网络带宽、延迟限制以及可控性的角度考虑，在私有云环境下通常需要采用 Docker Registry 来搭建自己的镜像仓库服务。

最常使用的Registry公开服务是官方的Docker Hub ，这也是默认的Registry，并拥有大量的高质量的官方镜像，网址为：hub.docker.com 。

Build，Ship，and Run

Docker - Build, Ship, and Run Any App, Anywhere

• Build（构建镜像）：镜像就像是集装箱包括文件以及运行环境等等资源。
• Ship（运输镜像）：主机和仓库间运输，这里的仓库就像是超级码头一样。
• Run （运行镜像）：运行的镜像就是一个容器，容器就是运行程序的地方。

UnionFS

目的：把不同物理位置的目录合并mount到同一个目录中

原理说明

写时复制（CoW）
所有驱动都用到的技术——写时复制（CoW）。
CoW就是copy-on-write，表示只在需要写时才去复制，这个是针对已有文件的修改场景。比如基于一个image启动多个Container，如果为每个Container都去分配一个image一样的文件系统，那么将会占用大量的磁盘空间。而CoW技术可以让所有的容器共享image的文件系统，所有数据都从image中读取，只有当要对文件进行写操作时，才从image里把要写的文件复制到自己的文件系统进行修改。所以无论有多少个容器共享同一个image，所做的写操作都是对从image中复制到自己的文件系统中的复本上进行，并不会修改image的源文件，且多个容器操作同一个文件，会在每个容器的文件系统里生成一个复本，每个容器修改的都是自己的复本，相互隔离，相互不影响。使用CoW可以有效的提高磁盘的利用率。

用时分配（allocate-on-demand）
而写时分配是用在原本没有这个文件的场景，只有在要新写入一个文件时才分配空间，这样可以提高存储资源的利用率。比如启动一个容器，并不会为这个容器预分配一些磁盘空间，而是当有新文件写入时，才按需分配新空间。

Union FS 参考链接
Docker的一些概念 参考链接