了解 Docker：容器与虚拟机的对比优势

Claude Paugh
4天前
讀畢需時 5 分鐘

过去十年，软件开发和部署经历了飞速发展。其中最显著的变化之一是容器技术的兴起，而 Docker 则引领了这一潮流。容器彻底改变了开发者构建、交付和运行应用程序的方式，为传统的虚拟机 (VM) 提供了一种轻量级的替代方案。本文将探讨 Docker 的概念、容器被广泛应用的原因、容器与虚拟机的比较，并阐述如何使用 CI/CD 流水线将 Docker 镜像构建并部署到 Kubernetes 集群中。

什么是 Docker？为什么容器技术如此流行？

Docker 是一个开源平台，可自动将应用程序部署到轻量级、可移植的容器中。Docker 容器将应用程序及其所有依赖项、库和配置文件打包成一个单一单元，该单元可以在不同的计算环境中一致地运行。

为什么容器被广泛使用

可移植性：容器在任何安装了 Docker 的系统上都能以相同的方式运行，无论是开发人员的笔记本电脑、测试服务器还是云环境。
效率：容器共享宿主操作系统的内核，因此比虚拟机更轻便、启动速度更快。
一致性：开发人员可以确信应用程序在开发、测试和生产环境中表现一致。
隔离：容器将应用程序彼此隔离，防止依赖关系冲突。
可扩展性：容器可以轻松复制和编排，使其成为微服务和云原生应用程序的理想选择。

这些优势使得 Docker 容器成为现代软件开发和部署的标准工具。

Docker容器与虚拟机的比较

Docker 容器和虚拟机都为运行应用程序提供了隔离的环境，但它们实现的方式却截然不同。

方面	Docker容器	虚拟机
建筑学	共享主机操作系统内核，运行隔离的用户空间	在虚拟化硬件上运行完整的客户操作系统
尺寸	轻量级，通常为兆字节	更大，通常有几GB
启动时间	几秒钟或更短	分钟
资源使用情况	低，共享操作系统资源	高，需要专用的操作系统资源
隔离级别	过程级隔离	使用独立操作系统实现更强的隔离性
可移植性	借助 Docker，可在不同系统间实现高度可移植性。	便携式，但需要兼容的虚拟机管理程序
用例	微服务、快速部署、CI/CD 流水线	运行多种操作系统类型、传统应用程序

Docker容器相对于虚拟机的优势

启动和关闭速度更快：容器几乎可以瞬间启动。
更低的资源消耗：容器占用更少的 CPU、内存和存储空间。
管理更简便：更容易构建、发布和更新应用程序。
更适合微服务：容器非常适合小型、模块化的服务。

Docker容器的缺点

隔离性较弱：容器共享宿主机操作系统内核，这可能带来安全风险。
操作系统支持有限：容器通常在兼容的主机上运行 Linux 或 Windows 容器。
不太适合运行多种操作系统类型：虚拟机可以在同一硬件上运行不同的操作系统。

构建 Docker 镜像

创建 Docker 镜像将应用程序打包到容器中的第一步。Docker 镜像包含运行应用程序所需的一切：代码、运行时环境、库和环境变量。

构建 Docker 镜像的步骤

编写 Dockerfile：此文本文件包含组装镜像的指令。它指定基础镜像、复制文件、安装依赖项并定义启动命令。

以下是一个 Node.js 应用的 Dockerfile 示例：

   -->dockerfile
   FROM node:16-alpine
   WORKDIR /app
   COPY package.json .
   RUN npm install
   COPY . .
   CMD ["node", "index.js"]

构建镜像：使用 Docker CLI 命令从 Dockerfile 构建镜像。

-->bash
docker build -t my-node-app:latest .

在本地测试镜像：运行容器以验证其是否正常工作。

-->bash
docker run -p 3000:3000 my-node-app:latest

将镜像推送到镜像仓库：将镜像上传到容器镜像仓库，例如 Docker Hub 或私有镜像仓库。

-->bash
docker tag my-node-app:latest myrepo/my-node-app:latest
docker push myrepo/my-node-app:latest

使用 CI/CD 将 Docker 镜像部署到 Kubernetes 中

Kubernetes 是一个流行的容器编排平台，能够自动部署、扩展和管理容器化应用程序。将 Docker 与 Kubernetes 和 CI/CD 流水线集成，可以简化软件交付流程。

部署流程概述

持续集成（CI）：开发人员将代码更改推送到版本控制系统（例如Git ）。CI 服务器（如Jenkins、GitLab CI 或 GitHub Actions ）会自动构建 Docker 镜像、运行测试并将镜像推送到镜像仓库。
持续部署（CD）：一旦镜像进入镜像仓库，CD 流水线就会更新 Kubernetes 集群以使用新的镜像版本。

详细步骤

搭建持续集成（CI）流水线：

- 配置管道，使其在代码提交时触发。

- 包括构建 Docker 镜像、运行单元测试和集成测试等阶段。

- 将测试后的镜像推送到容器镜像仓库。

准备 Kubernetes 清单：

- 定义部署 YAML 文件，指定容器镜像、副本、端口和环境变量。

- 部署示例代码片段：

-->yaml

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: my-node-app
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          app: my-node-app
      template:
        metadata:
          labels:
            app: my-node-app
        spec:
          containers:
          - name: node-container
            image: myrepo/my-node-app:latest
            ports:
            - containerPort: 3000

使用持续交付工具实现自动化部署：