文章目录
- 一、为什么要虚拟化
- 二、什么是虚拟化
- 三、虚拟化技术分类
- （1）全虚拟化技术
- （2）半虚拟化技术
- （3）寄居架构
- （4）裸金属架构
- 四、Docker与传统技术对比
- 五、Docker技术
- 六、Docker重要概念
一、为什么要虚拟化
虚拟化前：
1、系统资源利用率低。经调查，服务器只有5%的资源得到利用。
2、每台主机一个操作系统，且在一个电脑上运行多个进程会遭遇冲突。
3、硬件成本高昂且不够灵活。
虚拟化后：
1、打破系统和硬件的相互依赖。
2、强大安全和故障的隔离。
3、通过封装到虚拟机，管理程序和应用程序为单一个体。
4、虚拟机可以在任何硬件上运行。
二、什么是虚拟化
把一个计算机虚拟为多个逻辑计算机，可以在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机。每个逻辑计算机可以有不同的操作系统，且运行互不影响，显著提升效率。
从linux进程视角看，进程运行时，周边资源有：
1、linux内核
2、文件系统
3、网络系统
4、PID（进程id）、UID（用户id）、IPC（进程间通讯）
5、CPU、内存、磁盘
所有进程共享以上资源，看到周边环境相同。但技术发展产生了如下需求：
1、安全隔离：不同进程，独立环境
2、资源限制：限制某些进程使用资源
3、对一组以上进程进行上述隔离
Docker满足这些限制条件的进程组，就叫容器。容器是Google2006提出的，2010Docloud给出完整解决方案Docker，京东阿里有在开发类似技术。
三、虚拟化技术分类
技术角度：全虚拟化技术、半/准虚拟化技术
架构层次：寄居架构、裸金属架构
（1）全虚拟化技术
又叫硬件辅助虚拟化技术，在虚拟机（VM）和硬件层间加了个软件层Hypervisor,即虚拟器监控容器（VMM）。此监控器直接运行在物理硬件上，即KVM技术；运行在另一个操作系统里，即QEMU和WINE技术。
其实这个层就是虚拟机和硬件层的翻译官。以下是KVM的图。
（2）半虚拟化技术
也叫准虚拟化技术，在全虚拟基础上对客户操作系统做了修改，增加了专门的API对客户操作系统指令最优化。即不需要Hypervision耗费资源进行翻译，因此Hypervision的工作负担变小，整体性能有很大提高。但是这需要去修改OS系统，一般只有大厂才能提供这种技术支持，且性能比全虚拟化提高不是非常显著，所以得不偿失。
（3）寄居架构
在操作系统上安装运行虚拟化程序，依赖对主机操作系统对设备的支持和物理资源的管理。
优点：便于实现。
缺点：安装运行依赖主机操作系统对设备的支持（主机万一挂了，黑嘿！）。消耗资源大。
举例：GSX Server、VMware、Workstation
（4）裸金属架构
直接在硬件上安装虚拟化软件，再在上面安装操作系统和应用，依赖虚拟层内核和服务器控制台进行管理。
优点：灵活。
缺点：虚拟层内核开发难度大。
举例：VMware ESXI Server
四、Docker与传统技术对比
如下图，主要是无Guest OS层：
优点：
1、占用磁盘小，原来动不动上GB，现在镜像层甚至只有几十kb
2、启动速度快，原来需要几分钟，现在只需要几秒
3、运行状态更灵活
4、并发性高，原来最多几十台虚拟机，现在可以启动成百上千个容器
5、性能高，原来是逊于宿主机，现在等同于宿主机
6、资源利用率高
7、开发、部署、测试、管理效率都大大提高
五、Docker技术
Docker设想运行环境像海运一样，OS如同货轮，每个OS上的软件如同集装箱，用户可以通过标准化手段自由组装运行环境，集装箱内容也可由用户自定义或者由专业人员制造。
Docker的所需文件系统结构和内容在一个只读镜像模板里，组成一个静态文件系统，也就是rootfs。linux启动会先挂载一个rootfs，验证系统完整性后切换为读写模式；而Docker也差不多是这样，先启动挂载rootfs，然后利用联合挂载技术，在只读层rootfs上挂载一个读写层，下面联合挂载一到多个只读层。
主要实现技术有LXC容器技术、AUFS文件分层技术、cggroups资源限制技术，至于具体的太过底层就不讲解了，我也忘光了。
大家可以瞅瞅Docker容器构成：
六、Docker重要概念
1、镜像（image）
类似虚拟机快照，但更轻量。包含完整的系统环境，可以用来创建容器。镜像可以直接从仓库拉取pull，也可以把我们的镜像传到仓库push。
docker images可以查看当前仓库有哪些镜像。
2、容器（container）
其实就是image的实例，共享内核。学过编程的话很容易理解这一点。
3、Docker Daemon
创建运行Docker的linux守护进程。可以理解为Container的Container。
4、数据卷（volumes）
提供一个或多个容器使用的特殊目录。
5、链接（links）
除了端口映射外的另一种和容器里应用交互的方式，相当于一个源容器和目标容器的安全隧道。避免暴露端口到外部网络。
6、仓库（Repository）
集中存放镜像的场所。
