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Linux 上的容器技术

article 2024/11/14 21:53:29

容器实现封闭的环境主要要靠两种技术，一种是看起来是隔离的技术，称为 namespace（命名空间）。在每个 namespace 中的应用看到的，都是不同的 IP 地址、用户空间、进程 ID 等。另一种是用起来是隔离的技术，称为 cgroup（网络资源限制），即明明整台机器有很多的 CPU、内存，但是一个应用只能用其中的一部分。

所谓镜像（Image），就是在你焊好集装箱的那一刻，将集装箱的状态保存下来。就像孙悟空说：“定！”，集装箱里的状态就被“定”在了那一刻，然后这一刻的状态会被保存成一系列文件。无论在哪里运行这个镜像，都能完整地还原当时的情况。

当程序员根据产品设计开发完毕之后，可以将代码连同运行环境打包成一个容器镜像。这个时候集装箱就焊好了。接下来，无论是在开发环境、测试环境，还是生产环境运行代码，都可以使用相同的镜像。就好像集装箱在开发、测试、生产这三个码头非常顺利地整体迁移，这样产品的发布和上线速度就加快了。

启动一个容器需要一个叫 entrypoint 的东西，也就是入口。一个容器启动起来之后，会从这个指令开始运行，并且只有这个指令在运行，容器才启动着。如果这个指令退出，整个容器就退出了。

容器还有一个很酷的功能，就是镜像里面带应用。这样的话，应用就可以像集装箱一样，到处迁移，启动即可提供服务。而不用像虚拟机那样，要先有一个操作系统的环境，然后再在里面安装应用。

镜像运行的方式和操作系统不太一样，一个是 -d，因为它是一个应用，不需要像操作系统那样有交互命令行，而是以后台方式运行，-d 就是 daemon 的意思。

要通过 Dockerfile将这些代码放到容器镜像里面，Dockerfile 的格式应该包含下面的部分：

FROM 基础镜像
RUN 运行过的所有命令
COPY 拷贝到容器中的资源
ENTRYPOINT 前台启动的命令或者脚本

按照上面说的格式，可以有下面的 Dockerfile。

FROM ubuntu:14.04
RUN echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu trusty main restricted universe multiverse" > /etc/apt/sources.list
RUN echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu trusty-updates main restricted universe multiverse" >> /etc/apt/sources.list
RUN apt-get -y update
RUN apt-get -y install nginx
COPY test.html /usr/share/nginx/html/test.html
ENTRYPOINT nginx -g "daemon off;"

将代码、Dockerfile、脚本，放在一个文件夹下。

[nginx]# ls
Dockerfile  test.html

现在我们编译这个 Dockerfile。

docker build -f Dockerfile -t testnginx:1 .

编译过后，我们就有了一个新的镜像。

# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
testnginx           1                   3b0e5da1a384        11 seconds ago      221MB

接下来，我们就可以运行这个新的镜像。

# docker run -d -p 8081:80 testnginx:1
f604f0e34bc263bc32ba683d97a1db2a65de42ab052da16df3c7811ad07f0dc3
# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                  NAMES
f604f0e34bc2        testnginx:1         "/bin/sh -c 'nginx -…"   2 seconds ago       Up 2 seconds        0.0.0.0:8081->80/tcp   youthful_torvalds
73ff0c8bea6e        nginx               "nginx -g 'daemon of…"   33 minutes ago      Up 33 minutes       0.0.0.0:8080->80/tcp   modest_payne

Docker 可以限制对于 CPU 的使用，我们可以分几种的方式。

Docker 允许用户为每个容器设置一个数字，代表容器的 CPU share，默认情况下每个容器的 share 是 1024。这个数值是相对的，本身并不能代表任何确定的意义。当主机上有多个容器运行时，每个容器占用的 CPU 时间比例为它的 share 在总额中的比例。
Docker 为容器设置 CPU share 的参数是 -c --cpu-shares。
Docker 提供了 --cpus 参数可以限定容器能使用的 CPU 核数。Docker 可以通过 --cpuset 参数让容器只运行在某些核上。

Docker 会限制容器内存使用量，下面是一些具体的参数。

-m --memory：容器能使用的最大内存大小。
–memory-swap：容器能够使用的 swap 大小。
–memory-swappiness：默认情况下，主机可以把容器使用的匿名页 swap 出来，你可以设置一个 0-100 之间的值，代表允许 swap 出来的比例。
–memory-reservation：设置一个内存使用的 soft limit，如果 docker 发现主机内存不足，会执行 OOM (Out of Memory) 操作。这个值必须小于 --memory 设置的值。
–kernel-memory：容器能够使用的 kernel memory 大小。
–oom-kill-disable：是否运行 OOM (Out of Memory) 的时候杀死容器。只有设置了 -m，才可以把这个选项设置为 false，否则容器会耗尽主机内存，而且导致主机应用被杀死。

为了运行 Docker，有一个 daemon 进程 Docker Daemon 用于接收命令行。

为了描述 Docker 里面运行的环境和应用，有一个 Dockerfile，通过 build 命令称为容器镜像。容器镜像可以上传到镜像仓库，也可以通过 pull 命令从镜像仓库中下载现成的容器镜像。

通过 Docker run 命令将容器镜像运行为容器，通过 namespace 和 cgroup 进行隔离，容器里面不包含内核，是共享宿主机的内核的。对比虚拟机，虚拟机在 qemu 进程里面是有客户机内核的，应用运行在客户机的用户态。