漫谈容器化技术

01 引言

在互联网行业，我们必然会接触到“容器技化技术”的，尤其是在 应用部署 这一块（一般会使用docker-swarm或k8s去管理），而这些工作都由相关的运维人员去操作。但是作为开发者，我认为还是很有必要去学习运维相关的知识的，尤其是 “容器化” 这一块，本文来简单的闲聊一下。

02 容器化由来

也许我们都会想，为啥会有容器化这个概念呢？我们来看看是怎么衍生这个概念的。

2.1 物理机时代

以Windows为代表的时代：很久以前，在物理机时代，如果我们要部署一个应用，在一开始，会在PC物理机上搭建环境（如：java的环境、maven环境等），然后手动打包应用，再手动启动应用，这一系列的操作都是手动的，相当麻烦。

2.2 虚拟机时代

以VMWare为代表的时代：为了节省时间，提高效率，聪明的项目经理就提出了一些需求，他们希望能做到如下的一款软件，需求如下：

• 这是一款虚拟机软件，搭载在物理机上的；
• 虚拟机软件的功能就是跟物理机的功能一模一样，包括环境；
• 跟物理机一样，可以在虚拟机上安装操作系统，然后在操作系统安装相应的应用部署环境，比如:安装Windows环境，然后在Windows环境安装maven、jdk等；
• 虚拟软件里面装的系统镜像可以随意的克隆，相当于复制一套环境了。

上述的描述，我们可以看到如果使用了虚拟机，我们可以快速复制虚拟机里面的镜像，直接在另外一套虚拟机软件就能使用了，确实提高了效率，但是！这是很耗资源的，因为这款虚拟机里安装的是一整套操作系统软件。

2.3 容器化时代

以Docker为代表的时代：可以看出虚拟机是很“重”的，为了解决这个问题，聪明的攻城狮提出了容器化的概念，那么容器化要做到什么地步？

• 当然要比虚拟机做得更“轻”
• 也要比虚拟机做得更“快”
• 功能也要更强，比如：有标准化的迁移方式、统一的参数配置、自动化部署、应用集群监控、开发与运维之间的沟通桥梁等等。

下图是“虚拟化技术”与“容器化技术”的对比：

特性虚拟机容器隔离级别操作系统级进程级别隔离策略HypervisorCGroups系统资源5%~15%0%~5%启动时间分钟级秒级镜像存储GB-TBKB-MB集群规模上百上万高可用策略备份、容灾、迁移弹性、负载、动态

对比图：

虚拟化技术容器化技术 03 容器化发展

说到容器化，必然会联系到云原生，他们的关系是彼此依赖的。

容器技术催生了云原生思潮，云原生生态推动了容器技术发展

云原生技术：

• 云原生技术有利于各组织在公有云、私有云和混合云等新型动态环境中，构建和运行可弹性扩展的应用。
• 云原生的代表技术包括容器、服务网格、微服务、不可变基础设施和声明式API。

借用百度图片的一张图来说明容器技术和云原生诞生的历史背景： 可以看到在2013年的Docker，到2014年Kubernetes的项目发布，直接让容器技术逐步席卷天下，容器技术开始和编排系统起头并进。

有了容器化技术的技术支撑，2015年，由Google，Redhat、Microsoft及一些大型云厂商共同创立了CNCF，云原生浪潮启动。

到现在的202x年，可以看到容器服务商业化，容器引擎技术飞速发展，新技术不断涌现，不断的升级，Kata Containers开始2.0架构，阿里云发布沙箱容器2.0....

大致可以分为如下几个历史阶段（借用百度图片）：

04 容器化技术

说到容器化技术，最贴近我们日常开发运维的便是 “docker”、“docker-compose”、“docker-swarm”、“Kubernetes（k8s）”这几个概念，下面我们看看这几个技术的含义，以及他们之间的关系。

4.1 docker

docker是容器化的一个工具，它的思想是“集装箱”，何为集装箱？（下图是在百度图片搜的一张图） 在上图，我们可以看到在Docker守护进程即Docker daemon里面，有一个Containers容器，容器里面有很多个“集装箱”，我们只要把我们的Images镜像放入“集装箱”里，然后在客户端Client里运行docker命令即可操作我们的镜像了，而这些镜像可以放到仓库Registry，以供其他用户使用。

对于用户来说，可以看到Docker有如下的功能：

• 更加关注容器能做什么，无需关心里面有什么；
• 有一套工具(如上图的Client) 来管理：打包 -> 运输 -> 运行；
• 减少了部署单元的数量，从而减少了花销：多个工具（集装箱）聚集在一个“容器”内；
• 多个环境管理与隔离：以“容器”为单位进行部署和管理。

总结：可以说大部分容器技术都是以Docker为基础，它是我们使用其他容器技术的核心。

4.2 docker-compose

既然有了docker为基础，我们就可以使用容器了，但是现在很多的线上环境都不是单机的了，大多数会分布式或集群的，那么我们需要部署多个容器，比如docker中有成百上千的容器需要启动，如果我们一个一个容器的手动去启动，那该多耗时间。

因此，docker-compose就出来了，它只要配置一个文件，在文件里声明好要启动的容器，docker就会按照声明的配置去把所有的容器启动起来。

使用 docker-compose up命令 即可以启动所有的容器！

总结：docker-compose就是一个容器管家，负责帮你启动所有配置的容器。

4.3 docker-swarm

docker-compose有一个缺陷，就是只能管理当前主机上的docker，而不能去启动其他主机上的docker容器，那该怎么办呢？

这个时候docker-swarm出现了，它可以管理多主机上的docker，而这些东西是docker-compose做不到的。

docker-swam 可以启动容器、监听容器状态、保证容器的高可用，同时也保证服务间的负载均衡。

总结：docker-swarm就是一个docker-compose的升级版，支持多主机并增添和很多的多主机场景下的功能。

4.3 k8s

Kubernetes简称k8s，它的功能与docker-swarm差不多，都是一个跨主机的容器管理平台，我们日常的运维开发，可以使用k8s或者docker-swarm。

他们之间的区别就是研发的公司不同。

• docker-swarm是docker公司研发的
• k8s是Google公司根据自身的多年的运维经验研发的一款容器管理平台

总结：k8s与docker-swarm的功能差不多，主流比较推荐使用k8s，毕竟是大公司研发的，但是使用docker-swarm也是没问题的。

05 小结

通过阅读本文，我们可以了解到：

• 容器化概念的产生经历了：物理机 -> 虚拟机 -> 容器化的发展；
• 容器化与云原生的关系：容器技术催生了云原生思潮，云原生生态推动了容器技术发展；
• 容器化技术的核心是docker，在docker的基础上发展了容器管理平台 ：单机版的docker-compose -> 跨主机的docker-swarm -> 跨主机的k8s。

主要从一个浅层的角度去漫谈容器化技术的相关概念，从而让我们有一个感性的认知。接下来博主打算继续编写相关的实操文章，文章内容涉及docker基础、docker-swarm及k8s的搭建与使用。

本文或许存在纰漏之处，欢迎大家留言指出并关注，本文完！