1.3 Docker與虛擬化

虛擬化（virtualization）技術是一個通用的概念，在不同領域有不同的理解。在計算領域，一般指的是計算虛擬化（computing virtualization），或通常說的服務器虛擬化。維基百科上的定義如下：

“在計算機技術中，虛擬化是一種資源管理技術，是將計算機的各種實體資源，如服務器、網絡、內存及存儲等，予以抽象、轉換后呈現出來，打破實體結構間的不可切割的障礙，使用戶可以用比原本的組態更好的方式來應用這些資源。”

可見，虛擬化的核心是對資源的抽象，目標往往是為了在同一個主機上同時運行多個系統或應用，從而提高系統資源的利用率，并且帶來降低成本、方便管理和容錯容災等好處。

從大類上分，虛擬化技術可分為基于硬件的虛擬化和基于軟件的虛擬化。其中，真正意義上的基于硬件的虛擬化技術不多見，少數如網卡中的單根多IO虛擬化（Single Root I/O Virtualization and Sharing Specification, SR-IOV）等技術，也超出了本書的討論范疇。

基于軟件的虛擬化從對象所在的層次，又可以分為應用虛擬化和平臺虛擬化（通常說的虛擬機技術即屬于這個范疇）。前者一般指的是一些模擬設備或諸如Wine這樣的軟件，后者又可以細分為幾個子類：

? 完全虛擬化。虛擬機模擬完整的底層硬件環境和特權指令的執行過程，客戶操作系統無須進行修改。例如IBM p和z系列的虛擬化、VMware Workstation、VirtualBox、QEMU等；

? 硬件輔助虛擬化。利用硬件（主要是CPU）輔助支持（目前x86體系結構上可用的硬件輔助虛擬化技術包括Intel-VT和AMD-V）處理敏感指令來實現完全虛擬化的功能，客戶操作系統無須修改，例如VMware Workstation, Xen, KVM；

? 部分虛擬化。只針對部分硬件資源進行虛擬化，客戶操作系統需要進行修改。現在有些虛擬化技術的早期版本僅支持部分虛擬化；

? 超虛擬化（paravirtualization）。部分硬件接口以軟件的形式提供給客戶機操作系統，客戶操作系統需要進行修改，例如早期的Xen；

? 操作系統級虛擬化。內核通過創建多個虛擬的操作系統實例（內核和庫）來隔離不同的進程。容器相關技術即在這個范疇。

可見，Docker以及其他容器技術都屬于操作系統虛擬化這個范疇，操作系統虛擬化最大的特點就是不需要額外的supervisor支持。Docker虛擬化方式之所以有眾多優勢，跟操作系統虛擬化技術自身的設計和實現是分不開的。

圖1-2比較了Docker和常見的虛擬機方式的不同之處。

傳統方式是在硬件層面實現虛擬化，需要有額外的虛擬機管理應用和虛擬機操作系統層。Docker容器是在操作系統層面上實現虛擬化，直接復用本地主機的操作系統，因此更加輕量級。