1.1 什么是Docker

1. Docker开源项目背景

Docker是基于Go语言实现的开源容器项目。它诞生于2013年年初，最初发起者是dotCloud公司。Docker自开源后受到业界广泛的关注和参与，目前已有80多个相关开源组件项目（包括Containerd、Moby、Swarm等），逐渐形成了围绕Docker容器的完整的生态体系。

dotCloud公司也随之快速发展壮大，在2013年年底直接改名为Docker Inc，并专注于Docker相关技术和产品的开发，目前已经成为全球最大的Docker容器服务提供商。官方网站为docker.com，如图1-1所示。

图1-1 Docker官方网站

Docker项目已加入Linux基金会，并遵循Apache 2.0协议，全部开源代码均在https://github.com/docker项目仓库进行维护。在Linux基金会最近一次关于“最受欢迎的云计算开源项目”的调查中，Docker仅次于2010年发起的OpenStack项目，并仍处于上升趋势。2014年，Docker镜像下载数达到了一百万次，2015年直接突破十亿次，2017年更是突破了惊人的百亿次。

现在主流的操作系统包括Linux各大发行版、macOS、Windows等都已经支持Docker。例如，Redhat RHEL 6.5/CentOS 6.5、Ubuntu 16.04以及更新的版本，都已经在官方软件源中默认带有Docker软件包。此外，各大云服务提供商也纷纷推出了基于Docker的服务。Google公司在其Platform as a Service（PaaS）平台及服务中广泛应用了Docker容器；IBM公司与Docker公司达成了战略合作伙伴关系，进行云业务上的深入技术合作；Microsoft公司在其Azure云平台上支持安全可扩展的Docker集群方案；公有云提供商Amazon在其AWS云平台上集成了对Docker的支持，提供高性能快速的部署。

Docker的构想是要实现“Build, Ship and Run Any App, Anywhere”，即通过对应用的封装（Packaging）、分发（Distribution）、部署（Deployment）、运行（Runtime）生命周期进行管理，达到应用组件级别的“一次封装，到处运行”。这里的应用组件，既可以是一个Web应用、一个编译环境，也可以是一套数据库平台服务，甚至是一个操作系统或集群。

基于Linux平台上的多项开源技术，Docker提供了高效、敏捷和轻量级的容器方案，并支持部署到本地环境和多种主流云平台。可以说，Docker首次为应用的开发、运行和部署提供了“一站式”的实用解决方案。

2. Linux容器技术——巨人的肩膀

与大部分新兴技术的诞生一样，Docker也并非“从石头缝里蹦出来的”，而是站在前人的肩膀上。其中最重要的就是Linux容器（Linux Containers, LXC）技术。IBM DeveloperWorks网站关于容器技术的描述十分准确：“容器有效地将由单个操作系统管理的资源划分到孤立的组中，以更好地在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求。与虚拟化相比，这样既不需要指令级模拟，也不需要即时编译。容器可以在核心CPU本地运行指令，而不需要任何专门的解释机制。此外，也避免了准虚拟化（para-virtualization）和系统调用替换中的复杂性。”

当然，LXC也经历了长期的演化。最早的容器技术可以追溯到1982年Unix系列操作系统上的chroot工具（直到今天，主流的Unix、Linux操作系统仍然支持和带有该工具）。早期的容器实现技术包括Sun Solaris操作系统上的Solaris Containers（2004年发布）, FreeBSD操作系统上的FreeBSD jail（2000年左右发布），以及GNU/Linux上的Linux-VServer（http://linux-vserver.org,2001年10月）和OpenVZ（http://openvz.org,2005年）。

在LXC之前，这些相关技术经过多年的演化已经十分成熟和稳定，但是由于种种原因，它们并没有被很好地集成到主流的Linux内核中，使用起来并不方便。例如，如果用户要使用OpenVZ技术，需要先手动给操作系统打上特定的内核补丁方可使用，而且不同版本并不一致。类似的困难造成在很长一段时间内这些优秀的技术只在技术人员的小圈子中交流。

后来LXC项目借鉴了前人成熟的容器设计理念，并基于一系列新引入的内核特性，实现了更具扩展性的虚拟化容器方案。更加关键的是，LXC终于被集成到到主流Linux内核中，进而成为Linux系统轻量级容器技术的事实标准。从技术层面来看，LXC已经趟过了绝大部分的“坑”，完成了容器技术实用化的大半历程。

3．从Linux容器到Docker

在LXC的基础上，Docker进一步优化了容器的使用体验，让它进入寻常百姓家。首先，Docker提供了各种容器管理工具（如分发、版本、移植等），让用户无须关注底层的操作，更加简单明了地管理和使用容器；其次，Docker通过引入分层文件系统构建和高效的镜像机制，降低了迁移难度，极大地改善了用户体验。用户操作Docker容器就像操作应用自身一样简单。

早期的Docker代码实现是直接基于LXC的。自0.9版本开始，Docker开发了libcon-tainer项目作为更广泛的容器驱动实现，从而替换掉了LXC的实现。目前，Docker还积极推动成立了runC标准项目，并贡献给开放容器联盟，试图让容器的支持不再局限于Linux操作系统，而是更安全、更开放、更具扩展性。

简单地讲，读者可以将Docker容器理解为一种轻量级的沙盒（sandbox）。每个容器内运行着一个应用，不同的容器相互隔离，容器之间也可以通过网络互相通信。容器的创建和停止十分快速，几乎跟创建和终止原生应用一致；另外，容器自身对系统资源的额外需求也十分有限，远远低于传统虚拟机。很多时候，甚至直接把容器当作应用本身也没有任何问题。

笔者相信，随着Docker技术的进一步成熟，它将成为更受欢迎的容器虚拟化技术实现，并在云计算和DevOps等领域得到更广泛的应用。