Category: 容器 | 猿大白

容器生态系统

2018-03-02

容器

文章首发于我的公众号「Linux云计算网络」，欢迎关注，第一时间掌握技术干货！

说起生态，不禁让人想起贾跃亭的乐视，想当初我多次被它的生态布局给震撼到，一度相信它将要超越百度，坐拥互联网三大江山的宝座，但没过时日，各种劲爆的新闻就把它推到了风口浪尖上，现在想想也是让人唏嘘，但不管怎么说，愿它好吧，毕竟这种敢想敢做的精神还是值得敬佩的。

回到技术这个领域，不得不说，技术更新迭代的速度快得让人应接不暇，就容器技术这个领域来说，从 Docker 面世短短的 2-3 年时间里，就衍生出多种与之相关的技术框架，由此形成了一个小小的生态系统。

一谈到容器，大家都会想到 Docker，本文也主要从 Docker 角度来讲容器生态系统。

1 容器基础技术

Docker 的本质是利用 Linux 内核的 namespace 和 cgroups 机制，构建出一个隔离的进程（容器进程）。所以，容器的基础技术主要涉及到 Linux 内核的 namespace 和 cgroups 技术。

2 容器核心技术

容器核心技术保证容器能够在主机上运行起来，包括容器规范、容器 runtime、容器管理工具、容器定义工具、Registry 和容器 OS。

容器规范旨在将多种容器（如 OpenVZ，rkt，Docker 等）融合在一起，解决各种兼容问题，为此还专门成立了一个叫 OCI（Open Container Initiative）的组织来专门制定相关的容器规范。

容器 runtime 是容器真正运行的地方，一般需要依赖内核，也有运行在专门制定的容器 OS 上，关于容器 OS，下面会做介绍。lxc 、runc 和 rkt 是目前三种主流的 runtime。

lxc 是 Linux 上老牌的容器 runtime。Docker 最初也是用 lxc 作为 runtime。
runc 是 Docker 自己开发的容器 runtime，符合 oci 规范，也是现在 Docker 的默认 runtime。
rkt 是 CoreOS 开发的容器 runtime，符合 oci 规范，因而能够运行 Docker 的容器。

容器管理工具是对外提供给用户的 CLI 接口，方便用户管理容器，对内与 runtime 交互。对应于不同的 runtime，分别有三种不同的管理工具：lxd、docker engine 和 rkt cli。

容器定义工具允许用户定义容器的内容和属性，如容器需要什么镜像，装载什么应用等。常用有三种工具：docker images、Dockerfile 和 ACL（App Container Image）。

docker images 是容器镜像，runtime 依据 docker images 创建容器。dockerfile 是包含若干命令的文本文件，可以通过这些命令创建出 docker images。ACI 与 docker images 类似，只不过它是由 CoreOS 开发的 rkt 容器的 images 格式。

Registry 是存放容器镜像的仓库，包括 Docker Registry、Docker Hub 和 Quay.io，以及国内的 DaoCloud.io。企业可以用 Docker Registry 构建私有的 Registry。

容器 OS 不同于 runtime，是专门制定出来运行容器的操作系统，与常规 OS 相比，容器 OS 通常体积更小，启动更快。因为是为容器定制的 OS，通常它们运行容器的效率会更高。目前已经存在不少容器 OS，CoreOS、atomic 和 ubuntu core 是其中的杰出代表。

3 容器平台技术

随着容器部署的增多，容器也逐步过渡到容器云，容器平台技术就是让容器作为集群在分布式的环境中运行，包括了容器编排引擎、容器管理平台和基于容器的 PaaS。

容器编排引擎就是管理、调度容器在集群中运行，以保障资源的合理利用。有名的三大编排引擎为 docker swarm、kubernetes 和 mesos。其中，kubernetes 这两年脱颖而出，成为其中的佼佼者。

容器管理平台是在编排引擎之上更为通用的一个平台，它抽象了编排引擎的底层实现细节，能够支持多种编排引擎，提供友好的接口给用户，极大方便了管理。Rancher 和 ContainerShip 是容器管理平台的典型代表。

基于容器的 PaaS 基于容器的 PaaS 为微服务应用开发人员和公司提供了开发、部署和管理应用的平台，使用户不必关心底层基础设施而专注于应用的开发。Deis、Flynn 和 Dokku 都是开源容器 PaaS 的代表。

4 容器支持技术

容器的出现又重新让一些古老的技术焕发第二春，如监控、网络、数据管理、日志等技术，由于容器技术的不同，需要制定相应的符合容器规范的技术框架，由此有了容器支持技术，用于支持容器提供更丰富能力的基础设施。

其中包括容器网络、服务发现、监控、数据管理、日志管理和安全性。

容器网络主要用于解决容器与容器之间，容器与其他实体之间的连通性和隔离性。包括 Docker 原生的网络解决方案 docker network，以及第三方的网络解决方案，如 flannel、weave 和 calico。

服务发现保证容器使用过程中资源动态变化的感知性，如当负载增加时，集群会自动创建新的容器；负载减小，多余的容器会被销毁。容器也会根据 host 的资源使用情况在不同 host 中迁移，容器的 IP 和端口也会随之发生变化。在这种动态环境下，就需要有一种机制来感知这种变化，服务发现就是做这样的工作。etcd、consul 和 zookeeper 是服务发现的典型解决方案。

监控室保证容器健康运行，且让用户实时了解应用运行状态的工具，除了 Docker 原生的监控工具 docker ps/top/stats 之外，也有第三方的监控方案，如 sysdig、cAdvisor/Heapster 和 Weave Scope 。

数据管理保证容器在不同的 host 之间迁移时数据的动态迁移。有名的方案是 Flocker。

日志管理为问题排查和事件管理提供了重要依据。docker logs 是 Docker 原生的日志工具。而 logspout 对日志提供了路由功能，它可以收集不同容器的日志并转发给其他工具进行后处理。

容器安全性保证容器的安全，不被攻击，OpenSCAP 能够对容器镜像进行扫描，发现潜在的漏洞。

PS：本文借鉴了知名云计算博主 CloudMan 的博文：
http://www.cnblogs.com/CloudMan6/p/6706546.html，感谢 CloudMan 呈现这么好的内容。

PS：文章未经我允许，不得转载，否则后果自负。

–END–

欢迎扫👇的二维码关注我的微信公众号，后台回复「m」，可以获取往期所有技术博文推送，更多资料回复下列关键字获取。

云计算容器 Docker

容器进化史

2018-02-28

容器

文章首发于我的公众号「Linux云计算网络」，欢迎关注，第一时间掌握技术干货！

和虚拟机一样，容器技术也是一种资源隔离的虚拟化技术。我们追溯它的历史，会发现它的技术雏形早已有之。

1 容器简史

容器概念始于 1979 年提出的 UNIX chroot，它是一个 UNIX 操作系统的系统调用，将一个进程及其子进程的根目录改变到文件系统中的一个新位置，让这些进程只能访问到这个新的位置，从而达到了进程隔离的目的。

2000 年的时候 FreeBSD 开发了一个类似于 chroot 的容器技术 Jails，这是最早期，也是功能最多的容器技术。Jails 英译过来是监狱的意思，这个“监狱”（用沙盒更为准确）包含了文件系统、用户、网络、进程等的隔离。

2001 Linux 也发布自己的容器技术 Linux VServer，2004 Solaris 也发布了 Solaris Containers，两者都将资源进行划分，形成一个个 zones，又叫做虚拟服务器。

2005 年推出 OpenVZ，它通过对 Linux 内核进行补丁来提供虚拟化的支持，每个 OpenVZ 容器完整支持了文件系统、用户及用户组、进程、网络、设备和 IPC 对象的隔离。

2007 年 Google 实现了 Control Groups( cgroups )，并加入到 Linux 内核中，这是划时代的，为后期容器的资源配额提供了技术保障。

2008 年基于 cgroups 和 linux namespace 推出了第一个最为完善的 Linux 容器 LXC。

2013 年推出到现在为止最为流行和使用最广泛的容器 Docker，相比其他早期的容器技术，Docker 引入了一整套容器管理的生态系统，包括分层的镜像模型，容器注册库，友好的 Rest API 等。

2014 年 CoreOS 也推出了一个类似于 Docker 的容器 Rocket，CoreOS 是一个更加轻量级的 Linux 操作系统，在安全性上比 Docker 更严格。

2016 年微软也在 Windows 上提供了容器的支持，Docker 可以以原生方式运行在 Windows 上，而不是需要使用 Linux 虚拟机。

基本上到这个时间节点，容器技术就已经很成熟了，再往后就是容器云的发展，由此也衍生出多种容器云的平台管理技术，其中以 kubernetes 最为出众，有了这样一些细粒度的容器集群管理技术，也为微服务的发展奠定了基石。因此，对于未来来说，应用的微服务化是一个较大的趋势。

2 为什么需要容器

其一，这是技术演进的一种创新结果，其二，这是人们追求高效生产活动的一种工具。

随着软件开发的发展，相比于早期的集中式应用部署方式，现在的应用基本都是采用分布式的部署方式，一个应用可能包含多种服务或多个模块，因此多种服务可能部署在多种环境中，如虚拟服务器、公有云、私有云等，由于多种服务之间存在一些依赖关系，所以可能存在应用在运行过程中的动态迁移问题，那这时如何保证不同服务在不同环境中都能平滑的适配，不需要根据环境的不同而去进行相应的定制，就显得尤为重要。