怎樣實現(xiàn)Docker容器的底層技術

今天就跟大家聊聊有關怎樣實現(xiàn)Docker 容器的底層技術，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

為了更好地理解容器的特性，我們將討論容器的底層實現(xiàn)技術。
cgroup 和 namespace 是最重要的兩種技術。cgroup 實現(xiàn)資源限額， namespace 實現(xiàn)資源隔離。

cgroup

cgroup 全稱 Control Group。Linux 操作系統(tǒng)通過 cgroup 可以設置進程使用 CPU、內存 和 IO 資源的限額。相信你已經猜到了：前面我們看到的--cpu-shares、-m、--device-write-bps 實際上就是在配置 cgroup。

cgroup 到底長什么樣子呢？我們可以在 /sys/fs/cgroup 中找到它。還是用例子來說明，啟動一個容器，設置 --cpu-shares=512

查看容器的 ID

在 /sys/fs/cgroup/cpu/docker 目錄中，Linux 會為每個容器創(chuàng)建一個 cgroup 目錄，以容器長ID 命名

目錄中包含所有與 cpu 相關的 cgroup 配置，文件 cpu.shares 保存的就是 --cpu-shares 的配置，值為 512。

同樣的，/sys/fs/cgroup/memory/docker 和 /sys/fs/cgroup/blkio/docker 中保存的是內存以及 Block IO 的 cgroup 配置。

namespace

在每個容器中，我們都可以看到文件系統(tǒng)，網(wǎng)卡等資源，這些資源看上去是容器自己的。拿網(wǎng)卡來說，每個容器都會認為自己有一塊獨立的網(wǎng)卡，即使 host 上只有一塊物理網(wǎng)卡。這種方式非常好，它使得容器更像一個獨立的計算機。

Linux 實現(xiàn)這種方式的技術是 namespace。namespace 管理著 host 中全局唯一的資源，并可以讓每個容器都覺得只有自己在使用它。換句話說，namespace 實現(xiàn)了容器間資源的隔離。

Linux 使用了六種 namespace，分別對應六種資源：Mount、UTS、IPC、PID、Network 和 User，下面我們分別討論。

Mount namespace

Mount namespace 讓容器看上去擁有整個文件系統(tǒng)。

容器有自己的 / 目錄，可以執(zhí)行 mount 和 umount 命令。當然我們知道這些操作只在當前容器中生效，不會影響到 host 和其他容器。

UTS namespace

簡單的說，UTS namespace 讓容器有自己的 hostname。 默認情況下，容器的 hostname 是它的短ID，可以通過 -h 或 --hostname 參數(shù)設置。

IPC namespace

IPC namespace 讓容器擁有自己的共享內存和信號量（semaphore）來實現(xiàn)進程間通信，而不會與 host 和其他容器的 IPC 混在一起。

PID namespace

我們前面提到過，容器在 host 中以進程的形式運行。例如當前 host 中運行了兩個容器：

通過 ps axf 可以查看容器進程

所有容器的進程都掛在 dockerd 進程下，同時也可以看到容器自己的子進程。 如果我們進入到某個容器，ps 就只能看到自己的進程了。

而且進程的 PID 不同于 host 中對應進程的 PID，容器中 PID=1 的進程當然也不是 host 的 init 進程。也就是說：容器擁有自己獨立的一套 PID，這就是 PID namespace 提供的功能。

Network namespace

Network namespace 讓容器擁有自己獨立的網(wǎng)卡、IP、路由等資源。我們會在后面網(wǎng)絡章節(jié)詳細討論。

User namespace

User namespace 讓容器能夠管理自己的用戶，host 不能看到容器中創(chuàng)建的用戶。

在容器中創(chuàng)建了用戶 cloudman，但 host 中并不會創(chuàng)建相應的用戶。

首先通過大量實驗學習了容器的各種操作以及容器狀態(tài)之間如何轉換，然后討論了限制容器使用 CPU、內存和 Block IO 的方法，最后學習了實現(xiàn)容器的底層技術：cgroup 和 namespace。

下面是容器的常用操作命令：

create      創(chuàng)建容器  

run         運行容器  

pause       暫停容器  

unpause     取消暫停繼續(xù)運行容器  

stop        發(fā)送 SIGTERM 停止容器  

kill        發(fā)送 SIGKILL 快速停止容器  

start       啟動容器  

restart     重啟容器  

attach      attach 到容器啟動進程的終端  

exec        在容器中啟動新進程，通常使用 "-it" 參數(shù)  

logs        顯示容器啟動進程的控制臺輸出，用 "-f" 持續(xù)打印  

rm          從磁盤中刪除容器

看完上述內容，你們對怎樣實現(xiàn)Docker 容器的底層技術有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。