了解 Docker 和虚拟机之间的差异

了解 Docker 和虚拟机之间的差异
了解 Docker 和虚拟机之间的差异
Arthur Petit
2024年6月16日星期日 上午10:52:21

Docker 和虚拟机简介

Docker 和虚拟机 (VM) 都是流行的应用程序部署工具，但它们的运行方式却截然不同。许多开发人员发现自己对 Docker 如何提供完整的文件系统、隔离的网络和其他功能而不产生通常与虚拟机相关的开销感到困惑。

本文旨在阐明 Docker 与传统虚拟机之间的区别，解释为什么 Docker 通常被认为更轻量级且更易于部署软件。我们将深入研究底层技术以及在生产环境中使用 Docker 的实际好处。

命令 描述
FROM 指定用于创建 Docker 容器的基础映像。
WORKDIR 设置 Docker 容器内的工作目录。
COPY 将文件或目录从主机复制到 Docker 容器中。
RUN 在构建过程中在 Docker 容器中执行命令。
EXPOSE 通知 Docker 容器在运行时侦听指定的网络端口。
CMD 指定 Docker 容器启动时在其中运行的命令。
config.vm.box 定义用于 Vagrant 虚拟机的基础框。
config.vm.network 配置网络设置，例如将端口从主机转发到虚拟机。
config.vm.provision 指定如何配置虚拟机，例如在安装过程中运行 shell 脚本。

探索 Dockerfile 和 Vagrantfile

在提供的示例中，我们首先演示了如何创建 Dockerfile 来部署 Node.js 应用程序。 Dockerfile 首先指定基础镜像 FROM 命令，在本例中，使用官方 Node.js 运行时。设置容器内的工作目录是通过 WORKDIR 命令，确保后续命令在指定目录中执行。这 COPY 命令用于将 package.json 文件和应用程序代码传输到容器中。这 RUN 然后命令在容器内安装必要的依赖项。我们使用以下方式公开应用程序运行的端口 EXPOSE 命令，最后， CMD command 定义容器启动时运行应用程序的命令。

对于 Vagrantfile 示例，配置首先使用以下命令指定基本框 config.vm.box 命令，这里使用 Ubuntu 20.04。网络设置是使用配置的 config.vm.network 命令，它将主机上的端口 8080 转发到来宾 VM 上的端口 80，从而允许外部访问 VM 上运行的服务。这 config.vm.provision 命令用于运行 shell 脚本来更新软件包列表并安装 Apache2，为虚拟机配置必要的软件。这些命令展示了设置 VM 环境的基本步骤，与 Docker 提供的容器化环境相比，提供了更传统的方法。

为 Node.js 应用程序部署创建 Dockerfile

此示例演示如何为 Node.js 应用程序创建 Dockerfile，展示在 Docker 容器内构建和运行应用程序的步骤。

# Use an official Node.js runtime as a parent image
FROM node:14

# Set the working directory inside the container
WORKDIR /usr/src/app

# Copy package.json and package-lock.json to the container
COPY package*.json ./

# Install the application dependencies inside the container
RUN npm install

# Copy the rest of the application code to the container
COPY . .

# Expose the port the app runs on
EXPOSE 8080

# Define the command to run the app
CMD ["node", "app.js"]

使用 Vagrant 设置虚拟机

此示例展示了如何使用 Vagrant 和简单的 Vagrantfile 设置虚拟机，演示定义和配置 VM 环境的过程。

# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :

# All Vagrant configuration is done below. The "2" in Vagrant.configure
# configures the configuration version (we support older styles for
# backwards compatibility). Please don't change it unless you know what
# you're doing.
Vagrant.configure("2") do |config|
  # Use Ubuntu 20.04 as the base box
  config.vm.box = "ubuntu/focal64"

  # Forward port 8080 on the host to port 80 on the guest
  config.vm.network "forwarded_port", guest: 80, host: 8080

  # Provision the VM with a shell script
  config.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
    sudo apt-get update
    sudo apt-get install -y apache2
  SHELL
end

了解 Docker 和虚拟机

Docker 和虚拟机 (VM) 之间的主要区别之一在于它们如何利用系统资源。虚拟机在虚拟机管理程序上运行，虚拟机管理程序模拟硬件并允许多个操作系统在主机上同时运行。这要求每个虚拟机都包含完整的来宾操作系统、自己的一组库和二进制文件。这不仅消耗大量的系统资源，而且增加了部署和维护的整体规模和复杂性。

相比之下，Docker 利用容器化技术，允许多个容器共享相同的操作系统内核。每个容器作为用户空间中的独立进程运行。这意味着与虚拟机相比，容器更轻、启动速度更快，因为它们不需要启动整个操作系统。 Docker 通过分层文件系统实现文件系统隔离，其中每个容器在基础映像之上都有自己的文件系统层。网络隔离是使用命名空间来处理的，允许 Docker 为每个容器提供隔离的网络环境，而无需与虚拟机相关的开销。

有关 Docker 和虚拟机的常见问题

  1. Docker 和 VM 之间的主要区别是什么？
  2. Docker 使用容器化来共享主机操作系统内核，使其更轻、更快，而虚拟机则需要完整的来宾操作系统和虚拟机管理程序。
  3. 为什么 Docker 容器被认为更高效？
  4. 容器共享主机操作系统内核并具有最小的开销，从而实现更快的启动时间和高效的资源利用。
  5. Docker是如何实现文件系统隔离的？
  6. Docker 使用分层文件系统，其中每个容器在基本映像之上都有自己的文件系统层。
  7. 虚拟机环境中的虚拟机管理程序是什么？
  8. 虚拟机管理程序是模拟硬件的软件，允许多个操作系统在单个主机上同时运行。
  9. Docker 如何处理网络隔离？
  10. Docker 使用命名空间为每个容器提供隔离的网络环境。
  11. 为什么将软件部署到 Docker 映像比部署到 VM 更容易？
  12. Docker 镜像封装了所有依赖项和配置，确保不同环境之间的一致性。
  13. Docker 有哪些常见用例？
  14. Docker 通常用于微服务架构、持续集成/持续部署 (CI/CD) 和隔离开发环境。
  15. Docker 容器可以在任何操作系统上运行吗？
  16. Docker 容器可以在任何支持 Docker 的操作系统上运行，但它们共享主机操作系统内核。
  17. Docker 中的基础镜像是什么？
  18. 基础镜像是构建 Docker 容器的起点，通常包括操作系统和基本依赖项。

总结 Docker 与虚拟机

Docker和虚拟机的比较，主要区别在于资源利用率和部署效率。虚拟机使用完整的来宾操作系统和虚拟机管理程序运行，这会导致更高的资源消耗。相反，Docker 容器共享主机操作系统内核，从而形成更轻量级和敏捷的解决方案。 Docker 通过分层文件系统和网络命名空间实现隔离环境，使其能够为虚拟机提供类似的功能，而无需相关开销。这使得将软件部署到 Docker 镜像更加高效、一致，并且在各种生产环境中更易于管理。

关于 Docker 和虚拟机的最终想法

总之，通过最大限度地减少资源使用并简化部署流程，Docker 对容器化的使用比传统虚拟机具有显着优势。通过共享主机操作系统内核并利用隔离的文件系统和网络，Docker 为现代应用程序部署提供了强大且轻量级的解决方案。了解这些差异可以帮助开发人员选择适合自己需求的工具，确保高效且可扩展的应用程序管理。