1.虚拟化技术概述及简介

通俗的说，虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构间的壁垒，计算元件运行在虚拟的基础上而不是真实的基础上，可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。 目前主流的虚拟化技术主要有：KVM、Xen、VMware Esxi、VirtualBox、Docker，虚拟化技术也越来越广泛的应用在企业中，例如Taobao、Google等。
虚拟化原理：虚拟化解决方案的底部是要进行虚拟化的物理机器，这台机器可能直接支持虚拟化，也可能不会直接支持虚拟化，那么就需要系统管理程序层的支持。
系统管理程序(Virtual machine monitor)，或称为 VMM，可以看作是平台硬件和操作系统的抽象化。在某些情况中，这个系统管理程序就是一个操作系统，此时它就称为主机操作系统。

                                           虚拟化的分层抽象

完全拟化技术实际上是通过软件实现对操作系统的资源再分配，比较成熟，例如我们的KVM、VirtualBOX。
半虚拟化技术则是通过代码修改已有的系统，形成一种新的可虚拟化的系统，调用硬件资源去安装多个系统，整体速度上相对高一点，代表产品有Xen。
轻量级虚拟化，Docker虚拟化（介于完全虚拟化、半虚拟化之间），轻量级虚拟化。

2.Docker虚拟化入门简介

Docker技术类似集装箱，最早集装箱没有出现的时候，码头上有许多搬运的工人在搬运货物，集装箱出现以后，码头上看到更多的不是工人，而且集装箱的搬运模式更加单一，更加高效，还有其他的好处。例如：货物多打包在集装箱里面，可以防止货物之间相互影响。并且到了另外一个码头需要转运的话，有了集装箱以后，直接把它运送到另一个容器内即可，完全可以保证里面的货物是整体的搬迁，并且不会损坏货物本身。
Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux机器上，也可以实现虚拟化。
容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）。几乎没有性能开销,可以很容易地在机器和数据中心中运行。最重要的是，他们不依赖于任何语言、框架或包括系统。
Docker应该是近年最火爆的技术之一，如果没有听说过，那么你就out了，2018年将开启新的跨越。
Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，以至于 dotCloud 公司后来都改名为 Docker Inc(Incorporated)。Redhat 已经在其 RHEL6.5 中集中支持 Docker；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用。
Docker 项目的目标是实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案。 Docker 的基础是 Linux Container(LXC)等技术。在LXC的基础上 Docker 进行了进一步的封装，让用户不需要去关心容器的管理，使得操作更为简便。用户操作 Docker 的容器就像操作一个快速轻量级的虚拟机一样简单。
下面对比了Docker 和传统虚拟化（KVM、XEN等）方式的不同之处，Docker容器是在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，而传统方式则是在硬件的基础上，虚拟出自己的系统，再在系统上部署相关的APP应用。
传统虚拟化方案需要部署Nginx，先部署OS系统，基于OS系统再部署Nginx；

Docker虚拟化方案需要部署Nginx，无需部署OS系统，基于Docker引擎直接部署Nginx；

Docker虚拟化有三个概念需要理解，分别镜像、容器、仓库。
镜像：Docker的镜像其实就是模板，跟我们常见的ISO镜像类似，是一个样板。
容器：使用镜像常见的应用或者系统，我们称之为一个容器。
仓库：仓库是存放镜像的地方，分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。

3.Docker虚拟化特点

跟传统VM比较具有如下优点：
-->操作启动快
运行时的性能可以获取极大提升，管理操作（启动，停止，开始，重启等等） 都是以秒或毫秒为单位的。
-->轻量级虚拟化
你会拥有足够的“操作系统”，仅需添加或减小镜像即可。在一台服务器上可以布署100~1000个Containers容器。但是传统虚拟化，你虚拟10-20个虚拟机就不错了。
-->开源免费
开源的，免费的，低成本的。由现代Linux内核支持并驱动。注* 轻量的Container必定可以在一个物理机上开启更多“容器”，注定比VMs要便宜。
-->前景及云支持
正在越来越受欢迎，包括各大主流公司都在推动docker的快速发展，性能有很大的优势。

4.为什么使用docker

Docker 在如下几个方面具有较大的优势：
-->更快速的交付和部署
Docker在整个开发周期都可以完美的辅助你实现快速交付。Docker允许开发者在装有应用和服务本地容器做开发。可以直接集成到可持续开发流程中。
开发者可以使用一个标准的镜像来构建一套开发容器，开发完成之后，运维人员可以直接使用这个容器来部署代码。 Docker 可以快速创建容器，快速迭代应用程序，并让整个过程全程可见，使团队中的其他成员更容易理解应用程序是如何创建和工作的。 Docker 容器很轻很快，容器的启动时间是秒级的，大量地节约开发、测试、部署的时间。
-->高效的部署和扩容
Docker容器几乎可以在任意的平台上运行，包括物理机、虚拟机、公有云、私有云、个人电脑、服务器等。 这种兼容性可以让用户把一个应用程序从一个平台直接迁移到另外一个。
Docker的兼容性和轻量特性可以很轻松的实现负载的动态管理。你可以快速扩容或方便的下线你的应用和服务，这种速度趋近实时。
-->更高的资源利用率
Docker对系统资源的利用率很高，一台主机上可以同时运行数千个 Docker容器。容器除了运行其中应用外，基本不消耗额外的系统资源，使得应用的性能很高，同时系统的开销尽量小。传统虚拟机方式运行 10 个不同的应用就要起 10 个虚拟机，而Docker 只需要启动 10 个隔离的应用即可。
-->更简单的管理
使用 Docker，只需要小小的修改，就可以替代以往大量的更新工作。所有的修改都以增量的方式被分发和更新，从而实现自动化并且高效的管理。

5.Docker引擎架构

docker引擎是一个C/S结构的应用，组件如图所示：

Server是一个常驻进程；
REST API 实现了client和server间的交互协议；
CLI 实现容器和镜像的管理，为用户提供统一的操作界面。
Docker使用C/S架构，Client 通过接口与Server进程通信实现容器的构建，运行和发布。client和server可以运行在同一台集群，也可以通过跨主机实现远程通信，架构如图所示：

6.Docker镜像原理

一个完整的Docker镜像可以支撑一个Docker容器的运行，在Docker容器运行过程中主要提供文件系统数据支撑。
Docker镜像作为docker中最基本的概念，有以下几个特性：
-->镜像分层，每个镜像都由一个或多个镜像层组成；
-->可通过在某个镜像加上一定的镜像层得到新镜像（此过程可通过编写dockerfile或基于容器Commit实现）；
-->每个镜像层拥有唯一镜像ID；
-->镜像在存储和使用时共享相同的镜像层（根据ID），所以在pull镜像时，已有的镜像层会自动跳过下载；
-->每个镜像层都是只读，即使启动成容器，也无法对其真正的修改，修改只会作用于最上层的容器层；

Docker容器，可以理解为一个或多个运行进程，而这些运行进程将占有相应的内存，相应的CPU计算资源，相应的虚拟网络设备以及相应的文件系统资源。而Docker容器所占用的文件系统资源，则通过Docker镜像的镜像层文件来提供。
基于每个镜像的json文件，Docker可以通过解析Docker镜像的json文件，获知应该在这个镜像之上运行什么样的进程，应该为进程配置怎么样的环境变量，Docker守护进程实现了静态向动态的转变。