什么是Docker？
docker的英文本意是碼頭工人，也就是搬運工，這種搬運工搬運的是集裝箱（Container），集裝箱里面裝的可不是商品貨物，而是任意類型的App，Docker把App（叫Payload）裝在Container內，通過Linux Container技術的包裝將App變成一種標準化的、可移植的、自管理的組件，這種組件可以在你的latop上開發、調試、運行，最終非常方便和一致地運行在production環境下。
Docker的核心底層技術是LXC（Linux Container），Docker在其上面加了薄薄的一層，添加了許多有用的功能。這篇stackoverflow上的問題和答案很好地詮釋了Docker和LXC的區別，能夠讓你更好的了解什么是Docker， 簡單翻譯下就是以下幾點：
Docker提供了一種可移植的配置標準化機制，允許你一致性地在不同的機器上運行同一個Container；而LXC本身可能因為不同機器的不同配置而無法方便地移植運行；
Docker以App為中心，為應用的部署做了很多優化，而LXC的幫助腳本主要是聚焦于如何機器啟動地更快和耗更少的內存；
Docker為App提供了一種自動化構建機制（Dockerfile），包括打包，基礎設施依賴管理和安裝等等；
Docker提供了一種類似git的Container版本化的機制，允許你對你創建過的容器進行版本管理，依靠這種機制，你還可以下載別人創建的Container，甚至像git那樣進行合并；
Docker Container是可重用的，依賴于版本化機制，你很容易重用別人的Container（叫Image），作為基礎版本進行擴展；
Docker Container是可共享的，有點類似github一樣，Docker有自己的INDEX，你可以創建自己的Docker用戶并上傳和下載Docker Image；
Docker提供了很多的工具鏈，形成了一個生態系統；這些工具的目標是自動化、個性化和集成化，包括對PAAS平臺的支持等；
那么Docker有什么用呢？對于運維來說，Docker提供了一種可移植的標準化部署過程，使得規模化、自動化、異構化的部署成為可能甚至是輕松簡單的事情；而對于開發者來說，Docker提供了一種開發環境的管理方法，包括映像、構建、共享等功能。
Docker vs. VM
從下圖可以看出，VM是一個運行在宿主機之上的完整的操作系統，VM運行自身操作系統會占用較多的CPU、內存、硬盤資源。Docker不同于VM，只包含應用程序以及依賴庫，基于libcontainer運行在宿主機上，并處于一個隔離的環境中，這使得Docker更加輕量高效，啟動容器只需幾秒鐘之內完成。由于Docker輕量、資源占用少，使得Docker可以輕易的應用到構建標準化的應用中。但Docker目前還不夠完善，比如隔離效果不如VM，共享宿主機操作系統的一些基礎庫等；網絡配置功能相對簡單，主要以橋接方式為主；查看日志也不夠方便靈活。
另外，IBM發表了一篇關于虛擬機和Linux container性能對比的論文，論文中實際測試了虛擬機和Linux container在CPU、內存、存儲IO以及網絡的負載情況，結果顯示Docker容器本身幾乎沒有什么開銷，但是使用AUFS會一定的性能損耗，不如使用Docker Volume，Docker的NAT在較高網絡數據傳輸中會引入較大的工作負載，帶來額外的開銷。不過container的性能與native相差不多，各方面的性能都一般等于或者優于虛擬機。Container和虛擬機在IO密集的應用中都需要調整優化以更好的支持IO操作，兩者在IO密集型的應用中都應該謹慎使用。
Docker組件
Docker是CS架構，主要由下面三部分組成：
Docker daemon: 運行在宿主機上，Docker守護進程，用戶通過Docker client(Docker命令)與Docker daemon交互
Docker client: Docker 命令行工具，是用戶使用Docker的主要方式，Docker client與Docker daemon通信并將結果返回給用戶，Docker client也可以通過socket或者RESTful api訪問遠程的Docker daemon
Docker hub/registry: 共享和管理Docker鏡像，用戶可以上傳或者下載上面的鏡像，官方地址為https://registry.hub.docker.com/，也可以搭建自己私有的Docker registry。
了解了Docker的組成，再來了解一下Docker的兩個主要概念：
Docker image：鏡像是只讀的，鏡像中包含有需要運行的文件。鏡像用來創建container，一個鏡像可以運行多個container；鏡像可以通過Dockerfile創建，也可以從Docker hub/registry上下載。
Docker container：容器是Docker的運行組件，啟動一個鏡像就是一個容器，容器是一個隔離環境，多個容器之間不會相互影響，保證容器中的程序運行在一個相對安全的環境中。
Docker網絡
Docker的網絡功能相對簡單，沒有過多復雜的配置，Docker默認使用birdge橋接方式與容器通信，啟動Docker后，宿主機上會產生docker0這樣一個虛擬網絡接口， docker0不是一個普通的網絡接口， 它是一個虛擬的以太網橋，可以為綁定到docker0上面的網絡接口自動轉發數據包，這樣可以使容器與宿主機之間相互通信。每次Docker創建一個容器，會產生一對虛擬接口，在宿主機上執行ifconfig，會發現多了一個類似veth****這樣的網絡接口，它會綁定到docker0上，由于所有容器都綁定到docker0上，容器之間也就可以通信。
在宿主機上執行ifconfig，會看到docker0這個網絡接口， 啟動一個container，再次執行ifconfig, 會有一個類似veth****的interface，每個container的缺省路由是宿主機上docker0的ip，在container中執行netstat -r可以看到如下圖所示內容：
容器中的默認網關跟docker0的地址是一樣的：
當容器退出之后，veth*虛擬接口也會被銷毀。
除bridge方式，Docker還支持host、container、none三種網絡通信方式，使用其它通信方式，只要在Docker啟動時，指定--net參數即可，比如:
docker run -i -t --net=host ubuntu /bin/bash
host方式可以讓容器無需創建自己的網絡協議棧，而直接訪問宿主機的網絡接口，在容器中執行ip addr會發現與宿主機的網絡配置是一樣的，host方式讓容器直接使用宿主機的網絡接口，傳輸數據的效率會更加高效，避免bridge方式帶來的額外開銷，但是這種方式也可以讓容器訪問宿主機的D-bus等網絡服務，可能會帶來意想不到的安全問題，應謹慎使用host方式；container方式可以讓容器共享一個已經存在容易的網絡配置； none方式不會對容器的網絡做任務配置，需要用戶自己去定制。
Docker生態
隨著Docker迅速火遍全球， 以Docker為基礎的生態系統也迅速的發展起來，從以部署和運行container為基礎的CoreOS到各種各樣的管理工具和PaaS軟件，Docker以及生態產品都在迅猛發展，以下介紹幾個代表性的軟件。
首先介紹CoreOS，它的出現極大地推動了Docker技術的推廣和發展，CoreOS是專門為大規模服務部署而設計的一種新的Linux發行版，通過運行輕量級的容器方便擴展和維護大規模的服務。它具有以下特點：
CoreOS使用container管理服務(容器即服務)，即以容器的角度去管理服務，服務的代碼和依賴都打包到容器里，打包后的容器直接在CoreOS上運行管理。通過容器用戶不再需要關注虛擬機環境等，極大地降低了服務和系統環境的耦合性。另外部署在CoreOS的多個容器都運行在各自獨立的環境中，不會相互影響。
CoreOS專門為cluster等大規模部署而設計，提供了Etcd進行服務發現，以及Fleet管理容器保證服務可用。
CoreOS更加精簡，比如RAM使用比普通Linux低40%。
CoreOS采用雙分區模式(Dual-Partition)，主分區為主動模式，負責系統運行，被動模式分區負責系統更新，更新時將整個CoreOS系統下載下來。
CoreOS是為集群服務而設計的，提供了Etcd、Fleet等管理工具管理容器和服務。Etcd是一種類似Zookeeper的分布式key/value存儲服務，用于服務發現和配置管理。Fleet是容器管理工具，保證服務的可用性，當某個機器的服務不可用時，Fleet會將服務遷移到其它機器上運行。
Docker生態中還有一個非常重要的容器管理工具--Kubernetes，它是Google開源的用于在集群環境中管理、維護、自動擴展容器，通過Kubernetes可以很方便地在多個機器上管理和部署容器服務。現在已經得到IBM、Microsoft、RedHat等多個大公司的支持。
在Kubernetes中pod是一個基本單元，一個pod可以是提供相同功能的多個container，這些容器會被部署在同一個minion上。Replication controller定義了多個pod或者容器需要運行，如果當前集群中運行的pod或容器達不到配置的數量，replication controller會調度容器在多個minion上運行，保證集群中的pod數量。service則定義真實對外提供的服務，一個service會對應后端運行的多個container。Kubernetes的架構由一個master和多個minion組成，master通過api提供服務，接受kubectl的請求來調度管理整個集群。minion是運行Kubelet的機器，它接受master的指令創建pod或者容器。
最后介紹一下基于Docker實現的PaaS軟件，Docker PaaS軟件中以Deis和Flynn最為知名。Deis是基于Docker和CoreOS實現的輕量級的PaaS，受到Heroku的啟發，遵循“十二要素”構建應用方法。Deis是以應用程序為中心設計的，分為build、release、run三個階段，用戶執行"git push"后，Deis使用Docker 容器編譯并將編譯結果保存在Docker鏡像；發布階段，一次build和配置文件產生一個數字標識的發布鏡像，將發布鏡像保存到Docker registry中以供后續發布到線上運行；運行階段應用鏡像會被調度到主機上運行，并更新相應的路由。Flynn與Deis類似，也是以應用為中心，Flynn組件分為兩層，layer0是底層資源的抽象，主要負責資源調度以及服務發現等，為上層應用容器的運行提供底層資源調度支持；layer1處理具體應用，通過Docker容器編譯、部署和維護上層應用程序。
