各種虛擬機(jī)技術(shù)開(kāi)啟了云計(jì)算時(shí)代；而Docker，作為下一代虛擬化技術(shù)，正在改變我們開(kāi)發(fā)、測(cè)試、部署應(yīng)用的方式。那虛擬機(jī)與Docker究竟有何不同呢?

首先，大家需要明確一點(diǎn)，Docker容器不是虛擬機(jī)。

2014年，當(dāng)我第一次接觸Docker的時(shí)候，我把它比做一種輕量級(jí)的虛擬機(jī)。這樣做無(wú)可厚非，因?yàn)镈ocker最初的成功秘訣，正是它比虛擬機(jī)更節(jié)省內(nèi)存，啟動(dòng)更快。Docker不停地給大家宣傳，”虛擬機(jī)需要數(shù)分鐘啟動(dòng)，而Docker容器只需要50毫秒”。

然而，Docker容器并非虛擬機(jī)，我們不妨來(lái)比較一下它們。

理解虛擬機(jī)

顧名思義，虛擬化技術(shù)是將物理資源以某種技術(shù)虛擬成資源池的形式，主要有一虛多和多虛一兩種形式，比如個(gè)人電腦安裝Vmware軟件，可以在這個(gè)軟件上安裝其他Win系統(tǒng)、MacOS、Linux系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電腦/筆記本承載多個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，目前蘋(píng)果筆記本用戶(hù)雙系統(tǒng)解決方案也以虛擬機(jī)為主，普通Windows用戶(hù)可能需求量不大，而技術(shù)人員基本是必備軟件了。使用虛擬機(jī)運(yùn)行多個(gè)相互隔離的應(yīng)用時(shí)，如下圖：

從下到上理解上圖:

• 基礎(chǔ)設(shè)施(Infrastructure)。它可以是你的個(gè)人電腦，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，或者是云主機(jī)。
• 虛擬機(jī)管理系統(tǒng)(Hypervisor)。利用Hypervisor，可以在主操作系統(tǒng)之上運(yùn)行多個(gè)不同的從操作系統(tǒng)。類(lèi)型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit，支持Windows的Hyper-V、Xen以及KVM。類(lèi)型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare workstation。
• 客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)(Guest Operating System)。假設(shè)你需要運(yùn)行3個(gè)相互隔離的應(yīng)用，則需要使用Hypervisor啟動(dòng)3個(gè)客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)，也就是3個(gè)虛擬機(jī)。這些虛擬機(jī)都非常大，也許有700MB，這就意味著它們將占用2.1GB的磁盤(pán)空間。更糟糕的是，它們還會(huì)消耗很多CPU和內(nèi)存。
• 各種依賴(lài)。每一個(gè)客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)都需要安裝許多依賴(lài)。如果你的應(yīng)用需要連接PostgreSQL的話(huà)，則需要安裝libpq-dev；如果你使用Ruby的話(huà)，應(yīng)該需要安裝gems；如果使用其他編程語(yǔ)言，比如Python或者Node.js，都會(huì)需要安裝對(duì)應(yīng)的依賴(lài)庫(kù)。
• 應(yīng)用。安裝依賴(lài)之后，就可以在各個(gè)客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)分別運(yùn)行應(yīng)用了，這樣各個(gè)應(yīng)用就是相互隔離的。

從企業(yè)層面來(lái)看，多虛一為主要形式，也就是將大量物理服務(wù)器集群虛擬化，形成一個(gè)資源池，在這個(gè)資源上創(chuàng)建各種不同的虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)靈活部署。

理解Docker容器

其實(shí)docker和虛擬技術(shù)很像，但又有一些不同點(diǎn)，一方面是兩個(gè)技術(shù)的層級(jí)上，虛擬機(jī)一般是底層硬件Hardware支撐，上層是虛擬管理系統(tǒng)Hypervisor層，在上層開(kāi)啟不同的VM業(yè)務(wù)，如果需要將這些業(yè)務(wù)進(jìn)行隔離，需要每個(gè)VM啟動(dòng)客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)，非常消耗資源。使用Docker容器運(yùn)行多個(gè)相互隔離的應(yīng)用時(shí)，如下圖：

不難發(fā)現(xiàn)，相比于虛擬機(jī)，Docker要簡(jiǎn)潔很多。因?yàn)槲覀儾恍枰\(yùn)行一個(gè)臃腫的客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)了。

從下到上理解上圖:

• 基礎(chǔ)設(shè)施(Infrastructure)。
• 主操作系統(tǒng)(Host Operating System)。所有主流的Linux發(fā)行版都可以運(yùn)行Docker。對(duì)于MacOS和Windows，也有一些辦法”運(yùn)行”Docker。
• Docker守護(hù)進(jìn)程(Docker Daemon)。Docker守護(hù)進(jìn)程取代了Hypervisor，它是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的后臺(tái)進(jìn)程，負(fù)責(zé)管理Docker容器。
• 各種依賴(lài)。對(duì)于Docker，應(yīng)用的所有依賴(lài)都打包在Docker鏡像中，Docker容器是基于Docker鏡像創(chuàng)建的。
• 應(yīng)用。應(yīng)用的源代碼與它的依賴(lài)都打包在Docker鏡像中，不同的應(yīng)用需要不同的Docker鏡像。不同的應(yīng)用運(yùn)行在不同的Docker容器中，它們是相互隔離的。

Docker守護(hù)進(jìn)程可以直接與主操作系統(tǒng)進(jìn)行通信，為各個(gè)Docker容器分配資源；它還可以將容器與主操作系統(tǒng)隔離，并將各個(gè)容器互相隔離。虛擬機(jī)啟動(dòng)需要數(shù)分鐘，而Docker容器可以在數(shù)毫秒內(nèi)啟動(dòng)。由于沒(méi)有臃腫的從操作系統(tǒng)，Docker可以節(jié)省大量的磁盤(pán)空間以及其他系統(tǒng)資源。

說(shuō)了這么多Docker的優(yōu)勢(shì)，大家也沒(méi)有必要完全否定虛擬機(jī)技術(shù)，因?yàn)閮烧哂胁煌氖褂脠?chǎng)景。虛擬機(jī)更擅長(zhǎng)于徹底隔離整個(gè)運(yùn)行環(huán)境。例如，云服務(wù)提供商通常采用虛擬機(jī)技術(shù)隔離不同的用戶(hù)。而Docker通常用于隔離不同的應(yīng)用，例如前端，后端以及數(shù)據(jù)庫(kù)。

服務(wù)器虛擬化 VS Docker

服務(wù)器好比運(yùn)輸碼頭：擁有場(chǎng)地和各種設(shè)備（服務(wù)器硬件資源）

服務(wù)器虛擬化好比作碼頭上的倉(cāng)庫(kù)：擁有獨(dú)立的空間堆放各種貨物或集裝箱

(倉(cāng)庫(kù)之間完全獨(dú)立，獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)和操作系統(tǒng)）

Docker比作集裝箱：各種貨物的打包

(將各種應(yīng)用程序和他們所依賴(lài)的運(yùn)行環(huán)境打包成標(biāo)準(zhǔn)的容器,容器之間隔離)

Docker有著小巧、遷移部署快速、運(yùn)行高效等特點(diǎn)，但隔離性比服務(wù)器虛擬化差：不同的集裝箱屬于不同的運(yùn)單（Docker上運(yùn)行不同的應(yīng)用實(shí)例），相互獨(dú)立（隔離）。但由同一個(gè)庫(kù)管人員管理（主機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核），因此通過(guò)庫(kù)管人員可以看到所有集裝箱的相關(guān)信息（因?yàn)楣蚕聿僮飨到y(tǒng)內(nèi)核，因此相關(guān)信息會(huì)共享）。

服務(wù)器虛擬化就好比在碼頭上（物理主機(jī)及虛擬化層），建立了多個(gè)獨(dú)立的“小碼頭”—倉(cāng)庫(kù)（虛擬機(jī)）。其擁有完全獨(dú)立（隔離）的空間，屬于不同的客戶(hù)（虛擬機(jī)所有者）。每個(gè)倉(cāng)庫(kù)有各自的庫(kù)管人員（當(dāng)前虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)內(nèi)核），無(wú)法管理其它倉(cāng)庫(kù)。不存在信息共享的情況

因此，我們需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求采用不同的方式使用Docker技術(shù)或使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)。例如一個(gè)典型的Docker應(yīng)用場(chǎng)景是當(dāng)主機(jī)上的Docker實(shí)例屬于單一用戶(hù)的情況下，在保證安全的同時(shí)可以充分發(fā)揮Docker的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于隔離要求較高的環(huán)境如混合用戶(hù)環(huán)境，就可以使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)。正則科技提供了豐富的Docker應(yīng)用實(shí)例，滿(mǎn)足您的各種應(yīng)用需求，并且支持在已經(jīng)安裝了自在（Isvara）服務(wù)器虛擬化軟件的主機(jī)上同時(shí)使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)和Docker技術(shù)提供不同技術(shù)場(chǎng)景。

vm與docker框架，直觀(guān)上來(lái)講vm多了一層guest OS，同時(shí)Hypervisor會(huì)對(duì)硬件資源進(jìn)行虛擬化，docker直接使用硬件資源，所以資源利用率相對(duì)docker低也是比較容易理解的：

其次，openstack能夠以10臺(tái)/min的速度創(chuàng)建虛擬機(jī)，在docker面前就弱爆了，因?yàn)閐ocker是利用宿主機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)核，所以可以做到在幾秒鐘之內(nèi)創(chuàng)建大量容器，它們的啟動(dòng)速度是在數(shù)量級(jí)上的差距。

最后找了一個(gè)IBM測(cè)試案例，關(guān)于計(jì)算能力的，對(duì)于kvm為什么會(huì)有這么大的性能損失，一方面是因?yàn)樘摂M機(jī)增加了一層虛擬硬件層，運(yùn)行在虛擬機(jī)上的應(yīng)用程序在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)是運(yùn)行在Hypervisor虛擬的CPU上的；另外一方面是由于計(jì)算程序本身的特性導(dǎo)致的差異。虛擬機(jī)虛擬的cpu架構(gòu)不同于實(shí)際cpu架構(gòu)，數(shù)值計(jì)算程序一般針對(duì)特定的cpu架構(gòu)有一定的優(yōu)化措施，虛擬化使這些措施作廢，甚至起到反效果。比如對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，實(shí)際的CPU架構(gòu)是2塊物理CPU，每塊CPU擁有16個(gè)核，共32個(gè)核，采用的是NUMA架構(gòu)；而虛擬機(jī)則將CPU虛擬化成一塊擁有32個(gè)核的CPU。這就導(dǎo)致了計(jì)算程序在進(jìn)行計(jì)算時(shí)無(wú)法根據(jù)實(shí)際的CPU架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，大大減低了計(jì)算效率。