5步揭秘：容器技术学习打造企业级应用！
在数字化转型的浪潮中，企业级应用的开发与部署日益成为提升业务竞争力的关键。随着容器技术的成熟和普及，越来越多的企业开始探索如何基于容器搭建高效、灵活且可移植的企业级应用。本文将详细介绍基于容器技术搭建企业级应用的步骤和方法，帮助企业实现IT架构的现代化，加速应用创新，降低运维成本，并实现更好的资源管理。
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学习目标
掌握容器的基本概念与技术特点
了解容器技术发展历史和常见使用
掌握容器镜像的概念与应用场景
掌握网站应用的镜像构建发布与运行
（1）虚拟化技术是什么
早期，人们直接在物理计算机上跑应用。一旦应用不运行或应用的消耗比较少，计算机资源就会闲置下来。
随着业务需求越来越多，为了提高计算机资源的利用效率，人们于是采用一种技术，将计算机的计算、网络、存储等资源抽象出来，分割或组合成一组或多组可利用的虚拟资源，给不同用户来运行应用。这个技术就是虚拟化。
虚拟化技术架构示意图
有了虚拟化技术，人们就可以在一台计算机上跑多个应用了，多个应用可以做到相互不干扰，申请计算资源、部署应用也变的更加高效。
然而随着应用越来越多、越来越复杂，开发者发现虚拟化技术也会遇到一些棘手的问题，比如：开发人员和运维人员的环境往往很难保持一致，即使已经运行在虚拟机当中的应用，面临不同环境间迁移时，依然耗费时间长、效率低下、生产问题频发。
（2）容器为什么会产生
在这样的背景下，开发者开始探索可否把应用和运行环境整体打成一个标准化的包，无论在什么环境下都用这个包，一打开就能运行应用。如果开发、测试、运维等不同技术团队都使用相同的、完整的、带应用与运行环境的标准包，就可以规避环境差异，使应用开发与协同更高效。这个标准化打包的思想就是我们说的容器技术的核心思想。
二、容器是什么容器借鉴了集装箱的概念，集装箱解决了什么问题呢？无论形状各异的货物，都可以装入集装箱，集装箱与集装箱之间不会互相影响。由于集装箱是标准化的，就可以把集装箱整齐摆放起来，装在一艘大船把他们都运走。有了集装箱，就再也不需要为各种货物单独准备专门运输的船了。如果把容器比作集装箱的话，应用就相当于集装箱里的货物。
容器类似“集装箱”，应用好比“货物”
容器概念与特点
容器（Container）：一种轻量级的虚拟化技术，这种技术允许操作系统上的用户空间被分割成几个独立的单元在内核中运行，彼此互不干扰。这样一个独立的空间，就称之为一个“容器”。
容器为应用软件及其依赖组件提供了一个资源独立的运行环境。应用软件所依赖的组件会被打包成一个可重用的镜像，镜像运行环境并不会与主机操作系统共享内存、CPU和硬盘空间，由此也保证了容器内部的进程与容器外部进程的独立关系。
举个例子，一个操作系统，可以类比成一套公寓，那么容器就相当于公寓中的一个房间，大家共享同一个客厅，厨房和卫生间。但是房间和房间之间彼此隔离，一个房间里面的人的活动，不会影响到其他房间的住客。房间也有门，因此有一定的安全隔离保障。
容器的技术特点：
容器是自包含的。它打包了应用程序及其所有依赖，可以直接运行。
容器是可移植的。可以在几乎任何地方以相同的方式运行。这就可以确保应用在开发环境、测试环境、生产环境等都有完全一样的运行环境。
容器是轻量级的。占用资源很少，可以秒级启动。
容器是互相隔离的。同一主机上运行的多个容器，不会互相影响。
容器技术和虚拟化的比较
在虚拟化架构中，底层是硬件，往上是虚拟化层hypervisor，之上安装虚拟机操作系统，接着配置应用运行所需的依赖环境，然后安装APP。而在容器架构中，底层也是硬件，往上是操作系统而不是虚拟化层hypervisor，再安装容器引擎，就可以在容器中配置应用运行依赖并安装APP。
这两种架构，一个很直观的对比结果是，容器的运行不需要再额外安装虚拟机操作系统。可见，容器是一种比虚拟机更轻量级的虚拟化技术，支持秒级启动具备更好的快速扩展能力，具备更好的跨平台迁移能力。当然也由于这个原因，容器的隔离性上不如虚拟机。两者主要差异如下：
虚拟机OS占用了较多资源，一个虚拟机基本是GB 级的，一个容器可小至几MB。
虚拟机的启动时间一般是分钟级的，而容器的启动时长是毫秒级的。
由于容器的轻量级，它具备了更好的快速扩展能力。
容器比虚拟机具备更好的跨平台迁移能力，如虚拟机无法从Vmware迁移至KVM。
Docker容器基础知识
Docker 是一个流行的用 Go 语言开发的开源项目，基于Linux内核的cgroup、namespace及 AUFS 等技术，对进程进行封装隔离，由 Dotcloud 公司开发。Docker已成为容器行业的事实标准。
容器的英文是Container，有集装箱的意思。而Docker的中文翻译是码头工人的意思。那么，码头工人不就是搬运集装箱的吗？此外，Docker的Logo是一堆集装箱放在鲸鱼上，作为鲸鱼的docker，就是一个标准化的运输系统。
Docker 有三大核心概念，分别是容器(Container)、镜像(Image)和仓库(Repository)。
镜像：类似虚拟机的镜像，通俗的理解就是安装文件，相当于是容器的模板，可以根据不同的镜像来创建不同的容器。镜像和容器的关系可以理解为面向对象中类和实例对象的关系。
容器：类似一个轻量级的沙箱，容器是根据镜像创建的应用运行实例，具体运行应用程序的一个进程，可以将其启动、开始、停止、删除，而这些容器都是相互隔离、互不可见的。
仓库：类似代码仓库，是 Docker 集中存放镜像文件的场所。仓库有本地镜像仓库 Docker-Registry 和公共镜像仓库 Docker Hub，平时使用本地仓库的镜像，没有的话可以去公共镜像仓库下载。
可以用编程中面向对象的概念来做类比：镜像可以看成一个类，容器可以看做是类的实例化对象。一个类可以有多个对象。同理，一个镜像可以有多个容器。容器是由镜像实例化而来。简单来说，镜像是文件，容器是进程，仓库是保存镜像的地方。
Build, Ship and Run Any App, Anywhere
Docker的主要目标是build、ship and run any app，anywhere，即通过对应用组件的封装、分发、部署、运行等生命周期的管理，达到应用组件级别的一次封装、到处运行，即在任何平台都可以构建、运输、运行任何应用。
Docker的build、ship和run的含义如下：
Build（构建镜像）：镜像就像是集装箱，包括文件以及运行环境等资源。
Ship（运输镜像）：主机和仓库间运输，这里的仓库就像是超级码头一样。
Run （运行镜像）：运行的镜像就是一个容器，容器就是运行程序的地方。
Docker的使用方式
Docker 在主流的操作系统和云平台上都可以使用，包括 Linux (如 ubuntu、Debian、CentOS、Redhat 等)、MacOS 和 Windows 操作系统，以及 阿里云 等云平台（Aliyun.com）。
推荐尽量使用 Linux 操作系统来运行 Docker，因为目前 Linux 操作系统对 Docker的支持是原生的，使用体验最好。
我们可以在阿里云云服务器ECS上，很便捷的部署配置一个Docker开发环境，以快速体验Docker容器的使用。Docker的安装比较简单，主要步骤如下（具体步骤将会在实验环节进行实践）：
在阿里云（Aliyun.com）开通一台云服务器ECS
在ECS上安装必要的系统工具
添加镜像软件源信息
加入镜像源地址
安装并更新Docker-CE
查看Docker的版本，确认安装成功。若能正常显示版本信息，则安装成功
启动Docker服务
设置Docker为开机自启动
以下是Docker的一些常用命令，可以帮助初学者快速熟悉和使用Docker。
命令 |
指令说明 |
docker ps |
检查容器正在运行列表 |
docker run |
容器运行 |
docker rm |
删除容器 |
docker exec |
在运行的容器中运行额外的进程 |
docker create |
创建一个尚未启动的容器，start 启动创建了的容器 |
docker wait |
阻塞对容器的其他调用方法，直到容器停止后退出 |
docker stop |
停止一个运行中的容器 |
docker start |
启动一个或多个已经被停止的容器 |
docker top |
显示主机为每个容器中的进程所分配的PID |
docker diff |
查看安装容器镜像时的改动，返回文件改动列表 |
docker inspect |
显示docker为该容器保留的所有元数据（一个json文件） |
docker commit |
向镜像提交一个新的文件记录 |
通过Docker命令，运行一个容器一般情况下只需要三步：
pull：从镜像仓库中将相应的镜像下载下来；
list：当镜像下载完成之后就可以通过docker images 来查看本地镜像，会列出一个完整的镜像列表，可以在列表中选中想要的镜像；
run：当选中镜像之后，就可以通过 docker run 来运行这个镜像，得到想要的容器。当然可以通过多次运行得到多个容器。
通过docker指令运行容器
随着人工智能（AI）、机器学习（ML）等领域的快速发展，容器技术也扮演了重要的角色。
例如，利用容器来部署机器学习模型可以大幅简化实验过程和提高环境的复现性。因此，对于有志于在这些领域发展的初学者，了解如何在容器环境中部署和管理AI/ML应用将是一个宝贵的技能。容器技术的学习和掌握对于希望进入云计算领域的初学者而言是一项重要的投资。通过从基本概念入手，选择合适的学习平台，逐步深入学习并实践，再到关注行业应用和最佳实践，初学者可以在这个充满变化的技术领域中找到自己的位置，并为未来的职业生涯奠定坚实的基础。
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