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目录
1 容器技术概述
2 容器与虚拟机的区别
3 Docker容器的核心组成
4 容器生命周期管理
5 容器核心技术详解
5.1 命名空间（Namespaces）
5.2 控制组（cgroups）
5.3 联合文件系统（UnionFS）
6 容器网络模型
7 容器数据管理
7.1 数据卷（Volume）
7.2 绑定挂载（Bind Mount）
7.3 临时文件系统（tmpfs）
8 Docker容器操作实践
8.1 容器基本操作
8.2 容器交互操作
8.3 容器资源限制
9 总结
1 容器技术概述
容器（Container）是Docker技术的核心概念之一，它是一种轻量级、可移植的软件打包技术，将应用程序及其所有依赖项（包括库、环境变量和配置文件）打包到一个标准化的单元中。
容器与虚拟机不同，它不需要包含完整的操作系统，而是共享主机系统的内核，这使得容器更加轻量和高效。
容器技术的出现解决了软件开发中著名的"在我机器上能运行"的问题，通过提供一致的运行环境，确保了应用程序在开发、测试和生产环境中的一致性。
2 容器与虚拟机的区别
传统虚拟机架构：
- 在物理服务器上安装主机操作系统
- 在主机OS上安装Hypervisor（虚拟机监控程序）
- 每个虚拟机运行完整的Guest OS
- 应用程序运行在Guest OS中
容器架构：
- 在物理服务器上安装主机操作系统
- 在主机OS上安装Docker引擎
- 容器直接共享主机OS内核
- 应用程序运行在隔离的容器环境中
关键区别：
- 资源占用：虚拟机需要为每个实例分配完整的OS资源，而容器共享主机OS内核，资源占用更少
- 启动速度：虚拟机启动需要启动整个OS，而容器几乎是即时启动
- 性能：容器几乎没有性能开销，而虚拟机有Hypervisor的额外开销
- 隔离性：虚拟机提供更强的隔离性，容器通过命名空间和cgroups实现轻量级隔离
3 Docker容器的核心组成
一个Docker容器由以下几个核心部分组成：
- 镜像（Image）：容器的静态模板，包含运行应用所需的所有文件和配置
- 容器运行时（Container Runtime）：负责容器的创建、运行和管理
- 命名空间（Namespaces）：提供隔离的视图，包括PID、网络、用户等
- 控制组（cgroups）：限制和监控资源使用
- 联合文件系统（UnionFS）：实现镜像的分层和容器的可写层
4 容器生命周期管理
- Docker容器的生命周期包括以下几个关键阶段：
- 创建（Created）：使用docker create命令创建一个容器，此时容器文件系统已准备就绪，但尚未运行
- 运行（Running）：使用docker start启动容器，容器内的主进程开始执行
- 暂停（Paused）：使用docker pause暂停容器，此时容器进程被冻结，但保留在内存中
- 停止（Stopped）：使用docker stop停止容器，容器内的主进程被终止，但容器配置保留
- 删除（Deleted）：使用docker rm删除容器，释放所有资源
5 容器核心技术详解
5.1 命名空间（Namespaces）
命名空间是Linux内核提供的隔离机制，Docker利用以下命名空间实现容器隔离：
- PID命名空间：隔离进程ID，每个容器有自己的PID 1进程
- 网络命名空间：每个容器有独立的网络栈、接口和IP地址
- 挂载命名空间：容器有独立的文件系统挂载点
- UTS命名空间：隔离主机名和域名
- IPC命名空间：隔离进程间通信资源
- 用户命名空间：隔离用户和组ID
5.2 控制组（cgroups）
控制组是Linux内核功能，用于限制、记录和隔离进程组的资源使用：
- 资源限制：限制内存、CPU、磁盘I/O等资源使用
- 优先级控制：为不同进程组分配不同的资源使用优先级
- 资源统计：监控系统资源使用情况
- 进程控制：冻结、恢复进程组
5.3 联合文件系统（UnionFS）
联合文件系统是实现Docker镜像分层和容器可写层的基础技术：
- 分层存储：镜像由多个只读层组成，容器添加一个可写层
- 写时复制（Copy-on-Write）：修改文件时，先复制到可写层再修改
- 高效存储：多个容器可以共享基础镜像层，节省存储空间
6 容器网络模型
- Docker提供了多种网络模式，满足不同场景需求：
- 桥接模式（bridge）：默认模式，容器通过docker0网桥通信
- 主机模式（host）：容器直接使用主机网络栈
- 无网络（none）：容器没有网络接口
- 容器模式（container）：共享另一个容器的网络命名空间
- 覆盖网络（overlay）：用于多主机通信的Swarm模式
7 容器数据管理
容器文件系统是临时的，为了持久化数据，Docker提供了多种数据管理方式：
7.1 数据卷（Volume）
- Docker管理的持久化数据存储
- 独立于容器生命周期
- 可以通过docker volume命令管理
7.2 绑定挂载（Bind Mount）
- 将主机任意目录挂载到容器
- 主机和容器共享同一文件系统位置
- 适合开发环境共享代码
7.3 临时文件系统（tmpfs）
- 数据只存储在内存中
- 容器停止后数据丢失
- 适合敏感临时数据
8 Docker容器操作实践
8.1 容器基本操作
# 运行容器
docker run -d --name my_container nginx:latest# 查看运行中的容器
docker ps# 查看所有容器（包括停止的）
docker ps -a# 停止容器
docker stop my_container# 启动已停止的容器
docker start my_container# 删除容器
docker rm my_container8.2 容器交互操作
# 以交互模式运行容器
docker run -it my_container /bin/bash# 在运行中的容器中执行命令
docker exec -it my_container /bin/bash# 查看容器日志
docker logs my_container# 查看容器详细信息
docker inspect my_container8.3 容器资源限制
# 限制内存使用为512MB
docker run -d --name mem_limited --memory=512m nginx# 限制CPU使用（相对权重）
docker run -d --name cpu_limited --cpu-shares=512 nginx# 限制CPU核心数
docker run -d --name cpu_core --cpus=1.5 nginx9 总结
Docker容器作为现代应用交付和部署的标准，通过轻量级的隔离机制和标准化的打包方式，彻底改变了软件开发和运维的方式。理解容器的核心概念、生命周期和技术原理，对于有效使用Docker至关重要。