再次糾正概念：Docker不是輕量級(jí)容器。它由管理輕量級(jí)容器的引擎、客戶端和AUFS文件系統(tǒng)三部分組成。輕量級(jí)容器（Lightweight Container）在UNIX/Linux領(lǐng)域經(jīng)歷了十多年的發(fā)展，并在最近5年突飛猛進(jìn)。

輕量級(jí)容器技術(shù)發(fā)展歷程

在分析Docker的生態(tài)系統(tǒng)之前，我們首先回顧輕量級(jí)容器技術(shù)的發(fā)展路線圖。

2000年，BSD Jail：Jail以多種方式改進(jìn)和增強(qiáng)了BSD類操作系統(tǒng)中用于進(jìn)程隔離的chroot環(huán)境。Jail不僅對(duì)文件系統(tǒng)訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)隔離，還把用戶、BSD的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)及一些其他系統(tǒng)資源在內(nèi)核中進(jìn)行隔離。

2005年，Solaris Containers：Solaris Containers的實(shí)現(xiàn)包括兩部分：Solaris Zones和System Resource Controls。Zones實(shí)現(xiàn)了命名空間隔離和安全訪問(wèn)控制。在non-global zone中的進(jìn)程既不能看見該zone之外的進(jìn)程，也不能與之通信。System Resource Controls實(shí)現(xiàn)了資源管理功能。

2005年，OpenVZ：OpenVZ是GPLv2協(xié)議下的開源軟件，是基于Linux平臺(tái)的操作系統(tǒng)級(jí)服務(wù)器資源隔離解決方案。OpenVZ采用SWsoft的Virutozzo軟件產(chǎn)品的內(nèi)核，Virutozzo是SWsoft公司提供的商業(yè)解決方案。

以上這些都是容器技術(shù)的先驅(qū)，Container真正開始普及，由以下幾個(gè)標(biāo)志性事件推動(dòng)。

2007年，從2.6.4版本開始，cgroups正式進(jìn)入Linux內(nèi)核。

2008年，LXC 0.10出現(xiàn)，簡(jiǎn)化了容器的創(chuàng)建和管理。

2011年，Linux開發(fā)者就容器技術(shù)的統(tǒng)一規(guī)范達(dá)成共識(shí)。

2012年，Cloud Foundry選擇使用WARDEN Container來(lái)承載PaaS應(yīng)用。

2013年，Google發(fā)布開源容器管理工具lmctfy （Let Me Contain That For You）。

2013年是容器和周邊技術(shù)高歌猛進(jìn)的一年，這其中以Docker的流行為代表，以下兩家公司和他們的產(chǎn)品具有標(biāo)志意義。

2013年，Docker version 0.10：Docker是PaaS提供商dotCloud（最近已經(jīng)正式改名為Docker Inc.）開源的一個(gè)基于LXC的高級(jí)容器引擎，源代碼托管在GitHub上，基于Go語(yǔ)言并遵從Apache 2.0協(xié)議開源。Docker的出現(xiàn)極大簡(jiǎn)化了容器的創(chuàng)建和管理，分層式的AUFS實(shí)現(xiàn)了Docker鏡像。

2013年，CoreOS：這家在硅谷某個(gè)車庫(kù)里成立的創(chuàng)業(yè)公司發(fā)布了專門為大規(guī)模服務(wù)器部署定制的Linux精簡(jiǎn)系統(tǒng)，目的是為運(yùn)行以輕量級(jí)容器為載體的應(yīng)用提供一個(gè)高度優(yōu)化的底層系統(tǒng)。

2014年，大量圍繞Docker和CoreOS的創(chuàng)業(yè)公司、新近開源的軟件項(xiàng)目、大型企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)公司的加入，使輕量級(jí)容器技術(shù)的浪潮更上一層樓。

正如定義所言，Docker是“Container Engine”，它是一個(gè)把cgroup、namespace等容器底層技術(shù)抽象的一個(gè)引擎，為用戶提供了創(chuàng)建和管理容器的便捷界面（包括命令行和API）。

概念明晰了，我們先從技術(shù)棧的維度來(lái)看Docker和它的生態(tài)系統(tǒng)，把從Linux到Docker做四個(gè)層面的分層。

Linux操作系統(tǒng)。完整的Linux內(nèi)核，履行操作的使命：管理硬件，調(diào)度任務(wù)，提供用戶界面和服務(wù)等。

容器的內(nèi)核實(shí)現(xiàn)。這主要包括Linux內(nèi)核中的cgroup、namespace等，它們?yōu)槿萜鳎ㄓ脩暨M(jìn)程）的資源隔離性提供了內(nèi)核層面的保障。

輕量級(jí)容器的基礎(chǔ)工具。通過(guò)LXC這樣的工具可以完成容器創(chuàng)建、啟動(dòng)等基本操作，但使用LXC需要熟知容器內(nèi)核實(shí)現(xiàn)原理。這對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)有一定難度，并且LXC在不同Linux發(fā)行版不一致。

容器管理引擎。Docker是這一層的主角。Docker由Docker engine和Docker client組成。Docker engine將神秘的cgroup、復(fù)雜的LXC統(tǒng)統(tǒng)隱藏起來(lái)，使用簡(jiǎn)單的命令即可完成容器的運(yùn)行和管理。它的另一個(gè)獨(dú)特之處在于AUFS的運(yùn)用，Copy on write模式的分層文件系統(tǒng)使容器的鏡像可以像搭積木一樣靈活創(chuàng)建和修改，并在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)增量分發(fā)。Docker client，特別是它的API，為在Docker之上的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展提供了可能性。

Docker的出現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)化，為以輕量級(jí)容器為核心的生態(tài)系統(tǒng)提供了爆發(fā)式增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。我們從以下幾個(gè)角度來(lái)看Docker的生態(tài)系統(tǒng)。

Docker和容器宿主

前文提到的Docker Inc.和CoreOS已經(jīng)賺足眼球，投資者接踵而至，大規(guī)模融資此起彼伏。企業(yè)級(jí)廠商如紅帽、Ubuntu等不甘寂寞，紛紛亮明旗幟，選擇站隊(duì)。

6月在舊金山舉行的DockerCon 2014展示了Docker對(duì)未來(lái)的雄心壯志。在Docker engine逐漸穩(wěn)定并標(biāo)準(zhǔn)化的背景下，Docker的未來(lái)目標(biāo)是為互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)制定新的標(biāo)準(zhǔn)。最近開源的libcontainer、libchan和libswarm三個(gè)項(xiàng)目，吹響了這場(chǎng)戰(zhàn)役的沖鋒號(hào)。

在新版本Docker engine中，由Go語(yǔ)言開發(fā)的libcontainer庫(kù)已取代LXC。我認(rèn)為，它更大的目的是反向定義容器的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，將底層實(shí)現(xiàn)（也許可以完全不用cgroup甚至Linux）都抽象化到libcontainer的接口。

libchan類庫(kù)，以標(biāo)準(zhǔn)接口的方式解決容器的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)，能更好支持分布式系統(tǒng)和并發(fā)編程。

libswarm是另一個(gè)很簡(jiǎn)單的類庫(kù)，但它將實(shí)質(zhì)性地推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)的創(chuàng)新。它抽象了應(yīng)用部署和集群管理的細(xì)節(jié)，為應(yīng)用程序賦予了跨云平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)級(jí)彈性。

CoreOS的口號(hào)“A new way to think about servers”，這句話闡明了他們對(duì)改造互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的目標(biāo)。CoreOS通過(guò)最小化的定制版Linux系統(tǒng)為容器運(yùn)行提供載體。我曾一度認(rèn)為CoreOS的發(fā)展方向是與硬件更緊密結(jié)合，推出基于ARM的版本，甚至集成進(jìn)入服務(wù)器固件。

然而CoreOS以實(shí)際行動(dòng)證明了我的判斷錯(cuò)誤：2014年8月14日，傳來(lái)了CoreOS收購(gòu)Quay.IO并推出CoreOS Enterprise Registry服務(wù)的新聞。

顯然，CoreOS并不滿足于服務(wù)器層的工作，其目標(biāo)定位在為企業(yè)用戶提供完整的容器技術(shù)服務(wù)棧，提供管理大型容器集群的整體解決方案。在這個(gè)類別中生存的是標(biāo)準(zhǔn)定義者，它們是整個(gè)Docker生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

鏡像存儲(chǔ)和容器托管

這包括容器的鏡像存儲(chǔ)和CaaS（Container as a Service）類的容器運(yùn)行托管，有代表性的公司是StackDock、Orchard、Tutum、Quay.IO、Baremetal.IO等。

這幾家?guī)缀跞际莿?chuàng)業(yè)公司，他們圍繞輕量級(jí)容器的整個(gè)生命周期來(lái)設(shè)計(jì)自己的產(chǎn)品，有的聚焦容器鏡像描述文件（Dockerfile）向?qū)Щ珊蜆?gòu)建過(guò)程的優(yōu)化（如StackDock），有的提供包括SSD在內(nèi)的高性能托管環(huán)境（如StackDock和Tutum），有的在監(jiān)控和彈性擴(kuò)展方面做足文章（如Tutum），也有像Baremetal.IO這樣針對(duì)企業(yè)級(jí)整體解決方案的公司。

容器的鏡像存儲(chǔ)和運(yùn)行托管是Docker生態(tài)體系中非常接近最終用戶的一層。這個(gè)類別中的公司也許并沒有高深莫測(cè)的技術(shù)，也不是標(biāo)準(zhǔn)的定義者，但通過(guò)它們與細(xì)分市場(chǎng)中客戶的長(zhǎng)期溝通合作，積累了大量Docker商用化的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐。這一層最近有兩個(gè)并購(gòu)案例：Docker收購(gòu)Orchard/Fig團(tuán)隊(duì)和CoreOS收購(gòu)Quay.IO。是不是有點(diǎn)像大魚吃小魚？我們來(lái)仔細(xì)看看這兩家被“吃掉”的公司。

Orchard Laboratories（好邪乎的名字，其實(shí)只有兩名員工）開發(fā)并維護(hù)一個(gè)名為Fig的開源工具。Fig被稱為“by far the easiest way to orchestrate the deployment of multi-container applications”，也被冠以“the perfect Docker companion for developers”。簡(jiǎn)單地說(shuō)，F(xiàn)ig以Docker為基礎(chǔ)，用容器貫穿整個(gè)軟件開發(fā)流程，快速實(shí)現(xiàn)隔離開發(fā)環(huán)境。Fig讓用戶編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的fig.yml文件列出應(yīng)用需要的所有Docker容器，以及它們是如何連接在一起的。編寫好fig.yml以后，只需要加上-d參數(shù)，應(yīng)用就能開始上線運(yùn)行了。這意味著從此開發(fā)、測(cè)試、運(yùn)行環(huán)境得到統(tǒng)一，容器成為軟件發(fā)布的新載體。前文提到過(guò)Docker的目標(biāo)是為互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)制定新的標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)ig的加入使面向開發(fā)者和開發(fā)流程這個(gè)環(huán)節(jié)得到極大增強(qiáng)。

Quay.IO，這個(gè)團(tuán)隊(duì)為用戶提供私有的Docker鏡像倉(cāng)庫(kù)（Image Repository）托管服務(wù)。通過(guò)這次收購(gòu)，CoreOS增強(qiáng)了CoreOS Enterprise Registry服務(wù)。Quay.IO也只有兩名員工。

8月20日，傳來(lái)了Tutum.co獲得260萬(wàn)美元前期投資的新聞，他們是這個(gè)領(lǐng)域的大公司（有七名員工），作為CaaS平臺(tái)提供商，目前有1500個(gè)開發(fā)者使用其服務(wù)。

基于Docker的微PaaS

鏡像存儲(chǔ)（靜態(tài)）和容器托管（動(dòng)態(tài)）都是以容器為單位的。下面我們將要講述以應(yīng)用為單位，以容器為底層技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微PaaS。

這幾年隨著Microsoft Azure、Cloud Foundry的普及（我有幸分別參與了這兩個(gè)產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的早期推廣工作），PaaS的概念已經(jīng)深入人心。傳統(tǒng)意義上PaaS實(shí)例一般都與一個(gè)特定的IaaS平臺(tái)綁定，提供部署接口、負(fù)載平衡、服務(wù)綁定等，然而Docker世界中產(chǎn)生的微PaaS，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)新。這個(gè)領(lǐng)域比較有代表性的是Flynn和Deis.IO，它們都是開源項(xiàng)目。

Flynn分為L(zhǎng)ayer 0和Layer 1兩層。Layer 0主要做底層硬件和云平臺(tái)的抽象，分布式配置、任務(wù)調(diào)度、服務(wù)發(fā)現(xiàn)等基礎(chǔ)工作，它為上層的容器運(yùn)行環(huán)境提供了一個(gè)抽象的資源平臺(tái)。Flynn可以快速部署在AWS上，今后也可擴(kuò)展到其他公有云和私有云。Layer 1主要服務(wù)于應(yīng)用，是PaaS功能的具體實(shí)現(xiàn)層，它提供了基本的管理API和客戶端，實(shí)現(xiàn)了Git Receiver、Heroku Buildpacks、Routing和Datastore等PaaS核心功能。Layer 1本身和它所管理的應(yīng)用，都以容器為載體。

Deis.IO，它的一個(gè)亮點(diǎn)是用CoreOS承擔(dān)底層資源管理的任務(wù)。在部署Deis PaaS環(huán)境時(shí)，首先安裝的Controller會(huì)創(chuàng)建一個(gè)CoreOS系統(tǒng)，然后在其之上以容器的方式運(yùn)行Deis的所有組件。對(duì)CoreOS的支持是一個(gè)非常聰明的選擇，目前CoreOS已可以運(yùn)行在多個(gè)公有云平臺(tái)、虛擬機(jī)和物理機(jī)環(huán)境下，這為Deis提供了與生俱來(lái)的跨云平臺(tái)能力。

Flynn和Deis的共同特點(diǎn)，是對(duì)復(fù)雜和大規(guī)模分布式應(yīng)用的原生支持。Heroku創(chuàng)始人Adam Wiggins曾發(fā)布著名的“十二要素應(yīng)用宣言（The Twelve-Factor App）”，這個(gè)宣言定義了以服務(wù)方式和通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)交付的軟件應(yīng)該遵循的十二個(gè)要素。Flynn和Deis都是十二要素的忠實(shí)擁護(hù)者，它們的微PaaS平臺(tái)與Heroku有極好的兼容性。

微PaaS創(chuàng)業(yè)公司層出不窮，競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，但也許走到最后的只是少數(shù)。在這一輪容器技術(shù)熱潮中，微PaaS正在影響軟件開發(fā)和運(yùn)維流程，改變軟件的交付方式，把十二要素類互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化。

Orchestration、Management和Moni-t-oring

圍繞Docker API做Web UI的門檻相對(duì)較低，受到了大家的追捧，這一類主要有DockerUI、Shipyard、maDocker等。它們無(wú)一例外都調(diào)用Docker API和其他類庫(kù)，把對(duì)容器的管理和監(jiān)控呈現(xiàn)在Web頁(yè)面中，這在某種程度上降低了企業(yè)網(wǎng)管對(duì)這些新技術(shù)的恐懼。

這一領(lǐng)域有三個(gè)不得不提的高富帥項(xiàng)目：Google Kubernetes、Cloud Foundry的BOSH和Diego。

Kubernetes是構(gòu)建在Docker之上的容器集群管理系統(tǒng)，Google在2014年6月將這個(gè)項(xiàng)目開源。它可以為用戶提供跨平臺(tái)的處理能力，不但能夠在Google的基礎(chǔ)架構(gòu)中運(yùn)行，同時(shí)可以訪問(wèn)其他的云計(jì)算服務(wù)器，如AWS，甚至是私有云。

這個(gè)系統(tǒng)一經(jīng)開源，就得到了IBM、紅帽、微軟、Docker、Mesosphere、CoreOS和SaltStack等廠商的支持：微軟將確保Kubernetes能夠在其Azure云中作為基于Linux的虛擬機(jī)系統(tǒng)容器并正常運(yùn)作；紅帽則將其引入了自己的云產(chǎn)品；IBM的計(jì)劃是為Kubernetes與Docker貢獻(xiàn)代碼；CoreOS將在其操作系統(tǒng)發(fā)行版中為Kubernetes提供支持；SaltStack正努力簡(jiǎn)化Kubernetes運(yùn)行在其他環(huán)境下的部署流程；而Mesosphere則打算將這項(xiàng)技術(shù)加入到自己的Mesos同名開源項(xiàng)目當(dāng)中。Google一呼百應(yīng)的大將之風(fēng)展露無(wú)遺。

Cloud Foundry的BOSH是部署和運(yùn)維工具，它通過(guò)類似操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序的CPI（Cloud Provider Interface）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種異構(gòu)云平臺(tái)的支持和抽象，以近乎優(yōu)雅的方式管理VM模板【注：在Cloud Foundry術(shù)語(yǔ)中稱為干細(xì)胞（stemcell）】、軟件發(fā)布（release）和部署配置腳本文件。最近BOSH推出了一個(gè)試驗(yàn)性質(zhì)的項(xiàng)目BOSH Release for Docker。

Cloud Foundry在它的DEA（Droplet Execution Agent）中使用基于Warden的容器技術(shù)來(lái)做PaaS的應(yīng)用隔離。最新的Diego（Go語(yǔ)言版DEA）項(xiàng)目目標(biāo)是讓Cloud Foundry在跨運(yùn)行時(shí)環(huán)境方面更具有擴(kuò)展性，這些運(yùn)行時(shí)環(huán)境就包括Docker，也可能會(huì)原生支持Windows Server。

網(wǎng)絡(luò)層的增強(qiáng)和解決方案

容器之間如何互聯(lián)互通？Docker引擎中的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能否滿足企業(yè)級(jí)別網(wǎng)絡(luò)的需求？當(dāng)容器像今天的虛擬機(jī)一樣在企業(yè)環(huán)境大規(guī)模部署時(shí)，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)需求如網(wǎng)絡(luò)配置管理、安全監(jiān)控、流量QoS、網(wǎng)絡(luò)隔離等一定會(huì)出現(xiàn)。

在虛擬化的世界里，這些需求催生了龐大的網(wǎng)絡(luò)虛擬化（SDN）產(chǎn)業(yè)，在容器的環(huán)境中，是否有同樣的挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)？在這個(gè)領(lǐng)域中，目前受關(guān)注較多的是Skydock和VNS3開源項(xiàng)目，但整體上還都處在萌芽起步階段。

誰(shuí)是容器技術(shù)的最終用戶

上面列出了很多公司和產(chǎn)品，誰(shuí)將是容器技術(shù)的最終用戶呢？我認(rèn)為會(huì)在以下幾個(gè)領(lǐng)域取得突破。

互聯(lián)網(wǎng)公司

互聯(lián)網(wǎng)公司的開發(fā)運(yùn)維環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)用多采用分布式架構(gòu)，后臺(tái)使用服務(wù)的種類繁多，這些都是Docker最擅長(zhǎng)解決的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外已有一定數(shù)量的互聯(lián)網(wǎng)公司將Docker集成到內(nèi)部的開發(fā)測(cè)試流程，并以Docker為載體發(fā)布應(yīng)用。GROUPON曾在社區(qū)分享他們使用Docker與Jenkins結(jié)合做持續(xù)集成的案例，國(guó)內(nèi)例如七牛等新興互聯(lián)網(wǎng)公司也開始應(yīng)用Docker。

傳統(tǒng)ISV

在整個(gè)SDLC（Systems Development Life Cycle）環(huán)節(jié)中引入Docker，特別是增強(qiáng)以容器為核心的持續(xù)集成和持續(xù)交付，最終將容器作為軟件向云平臺(tái)交付的實(shí)體。這方面目前并沒有產(chǎn)品化的整體解決方案，國(guó)外如Shippable，國(guó)內(nèi)如Coding等創(chuàng)業(yè)公司在向這個(gè)方向努力。

移動(dòng)開發(fā)

這是軟件開發(fā)最熱門的領(lǐng)域，圍繞社交、移動(dòng)、游戲的MBaaS（Mobile Backend as a Service）已有不少成型的產(chǎn)品。Docker，微PaaS如何與移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)相結(jié)合，是另一個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域。

除此以外，Docker生態(tài)系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域也發(fā)展了若干開源工具和項(xiàng)目，這里不一一贅述。

以上是Docker生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)快照，這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展可謂一日千里，標(biāo)準(zhǔn)化、開源開放、創(chuàng)業(yè)公司、大企業(yè)支持、風(fēng)險(xiǎn)投資等特征形成了一個(gè)滾雪球的模式，將助推這一輪技術(shù)革新到更高的一個(gè)臺(tái)階。