容器技术

欢迎来到容器的世界！如今，容器技术已经无处不在。在这一部分，我们将一起探索容器的起源、它的价值所在，以及我们能在哪些场景中运用它。

在过去，大多数应用程序都运行在服务器上。然而，那时的技术，无论是Windows还是Linux系统，都无法安全、可靠地在同一台服务器上运行多个应用。

这就造成了一个颇为尴尬的局面：每当业务部门需要上线一个新应用时，IT部门就得去采购一台全新的服务器。更麻烦的是，没人能准确预估新应用的性能需求，IT部门只能凭感觉去猜测该买什么型号、什么配置的服务器。

为了避免应用程序因性能不足而影响业务，甚至流失客户，IT部门只能选择购买那些价格昂贵、性能强大的服务器。毕竟，谁也不想背上“服务器性能差”的黑锅。但这样做的结果是，这些高性能服务器的利用率极低，常常只有5%到10%，造成了公司资金和能源的巨大浪费。

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虚拟机的曙光：VMware的献礼

就在这样的背景下，VMware公司为世界带来了一份厚礼——虚拟机（VM）。 几乎在一夜之间，世界变得美好了。我们终于有了一种技术，可以在一台服务器上安全地运行多个商业应用。这无疑是IT界的一场狂欢！

虚拟机的出现彻底改变了游戏规则。IT部门再也无需为每个新应用都去采购一台全新的、配置过剩的服务器。很多时候，他们完全可以利用现有服务器的空闲资源来部署新应用。 突然之间，我们能够从公司现有的IT资产中压榨出巨大的价值，大大提升了资金的使用效率。

虚拟机的“小脾气”

但是，凡事总有但是！虚拟机虽然出色，却远非完美。它最大的一个问题是，每台虚拟机都需要一个完整的、独立的操作系统（OS）。 这意味着每个操作系统都会消耗CPU、内存等本可以用来支持更多应用的宝贵资源。不仅如此，每个操作系统都需要定期打补丁、做监控，有时还需要购买昂贵的许可证。这些都带来了额外的时间和资源成本。

此外，虚拟机模型还有其他挑战。它们的启动速度很慢，可移植性也不尽人-意——想要在不同的虚拟化平台或云服务商之间迁移虚拟机，远比想象中要困难。

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容器的崛起

为了解决虚拟机模型的种种弊端，像谷歌这样的大型互联网公司很早就开始使用容器技术了。 在容器模型中，容器的角色与虚拟机有些相似，但有一个根本性的区别：容器不需要自带完整的操作系统。实际上，同一台主机上的所有容器共享主机的操作系统。

这一改变释放了大量的系统资源，如CPU、内存和存储空间。同时也减少了操作系统的授权费用，以及打补丁、维护等管理开销。最终，无论在时间、资源还是资金上，都实现了显著的节约。 容器的另一大优势是启动速度极快，并且拥有超高的可移植性。你可以轻松地将一个容器化的应用从你的笔记本电脑，迁移到云端，再部署到数据中心里的虚拟机或物理机上，整个过程如丝般顺滑。

现代容器的基石：Linux

现代容器技术起源于Linux世界，是无数开发者长期努力的结晶。例如，谷歌就为Linux内核贡献了许多与容器相关的关键技术。没有这些贡献，我们今天所熟知的容器便无从谈起。 近年来推动容器技术飞速发展的几项核心技术包括：内核命名空间（Kernel Namespaces）、控制组（Control Groups）和权能（Capabilities）。当然，还有我们不得不提的Docker。

尽管容器技术的基础早已奠定，但在很长一段时间里，它依然复杂难用，大多数企业都望而却步。直到Docker的出现，才真正打破了这一僵局，让容器技术变得平易近人，飞入寻常百姓家。

Docker化繁为简

我们将在下一部分更详细地探讨Docker。但现在，你只需要知道，是Docker施展了魔法，让普通人也能轻松使用Linux容器。换句话说，Docker公司让容器变得简单！

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跨平台施展拳脚

微软也为将Docker和容器技术引入Windows平台付出了巨大的努力。

截至目前，Windows的桌面和服务器平台都支持以下两种容器：

• Windows容器
• Linux容器

Windows容器用于运行那些需要Windows内核的Windows应用。所有现代版本的Windows（如Windows 10/11和Windows Server）都原生支持Windows容器。 而任何安装了WSL 2（Windows Subsystem for Linux）的Windows主机，也都可以运行Linux容器。这使得Windows 10和11成为了一个绝佳的开发与测试平台，可以同时处理Windows和Linux容器。

然而，尽管微软在Windows容器上投入了大量心血，但目前绝大多数的容器仍然是Linux容器。这是因为Linux容器更小、更快，并且拥有更庞大的工具生态系统。本课程中的所有示例都将使用Linux容器。

Mac上也能玩转容器吗？

目前，并没有所谓的“Mac容器”。但是，你可以通过Docker Desktop在Mac上运行Linux容器。它的工作原理是在你的Mac上无缝地运行一个轻量级的Linux虚拟机，然后在其中运行容器。 这种方式深受开发者欢迎，因为它使得在Mac上开发和测试Linux容器变得异常简单。

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当容器遇上编排大师：Kubernetes

Kubernetes是源于谷歌的一个开源项目，它已迅速成为容器化应用编排领域的“事实标准”。说白了，Kubernetes就是目前最流行的，用来部署和管理容器化应用的工具。

过去，Kubernetes默认使用Docker作为其容器运行时——也就是负责拉取镜像、启动和停止容器的底层技术。然而，现代的Kubernetes集群采用了一种可插拔的容器运行时接口（CRI），使得更换不同的容器运行时变得非常容易。 目前，大多数新的Kubernetes集群都使用containerd作为运行时。

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课程开始

我们曾生活在一个“一个应用一台服务器”的时代。后来，VMware的出现让我们能够从IT资产中获得更多价值。然而，虚拟机模型并非完美无缺。 紧随其后，一种更高效、更便携的虚拟化技术——容器，应运而生。但起初，容器技术非常复杂，只有那些拥有顶尖Linux内核工程师的大型互联网公司才能驾驭。最后，Docker的出现，让容器技术变得简单易用，普及到了大众开发者手中。

说起Docker... 让我们在下一部分一探究竟，看看它究竟是何方神圣！