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docker容器技术基础

作者：互联网

容器！

  • 容器是一种基础工具；泛指任何可以用于容纳其他物品的工具，可以部分或完全封闭，被用于容纳、储存、运输物品；物体可以被放置在容器中，而容器则可以保护内容物

传统虚拟化与容器的区别

虚拟化分为以下两类：

  • 主机级虚拟化
  1. 全虚拟化
  2. 半虚拟化
  • 容器级虚拟化

容器分离开的资源：

  • UTS(主机名与域名)
  • Mount(文件系统挂载树)
  • IPC
  • PID进程树
  • User
  • Network(tcp/ip协议栈)

Linux Namespaces

  • 命名空间(Namespaces)是Linux内核针对实现容器虚拟化而引入的一个强大特性。
  • 每个容器都可以拥有自己独立的命名空间，运行其中的应用都像是在独立的操作系统中运行一样。命名空间保证了容器间彼此互不影响。
namespaces系统调用参数隔离内容内核版本
UTSCLONE_NEWUTS主机名和域名2.6.19
IPCCLONE_NEWIPC信号量、消息队列和共享内存2.6.19
PIDCLONE_NEWPID进程编号2.6.24
NetworkCLONE_NEWNET网络设备、网络栈、端口等2.6.29
MountCLONE_NEWNS挂载点（文件系统）2.4.19
UserCLONE_NEWUSER用户和用户组3.8

CGroups

  • 控制组(CGroups)是Linux内核的一个特性，用来对共享资源进行隔离、限制、审计等。只有能控制分配到容器的资源，Docker才能避免多个容器同时运行时的系统资源竞争。

  • 控制组可以提供对容器的内存、CPU、磁盘IO等资源进行限制。

CGroups能够限制的资源有：

  • blkio：块设备IO
  • cpu：CPU
  • cpuacct：CPU资源使用报告
  • cpuset：多处理器平台上的CPU集合
  • devices：设备访问
  • freezer：挂起或恢复任务
  • memory：内存用量及报告
  • perf_event：对cgroup中的任务进行统一性能测试
  • net_cls：cgroup中的任务创建的数据报文的类别标识符

控制组提供如下功能：

  • 资源限制（Resource Limitting）组可以设置为不超过设定的内存限制。比如：内存子系统可以为进行组设定一个内存使用上限，一旦进程组使用的内存达到限额再申请内存，就会发出Out
    of Memory警告
  • 优先级（Prioritization）通过优先级让一些组优先得到更多的CPU等资源 资源审计（Accounting）用来统计系统实际上把多少资源用到合适的目的上，可以使用cpuacct子系统记录某个进程组使用的CPU时间
  • 隔离（Isolation）为组隔离命名空间，这样一个组不会看到另一个组的进程、网络连接和文件系统
  • 控制（Control）挂起、恢复和重启等操作

安装Docker后，用户可以在/sys/fs/cgroup/memory/docker/目录下看到对Docker组应用的各种限制项，包括

[root@master ~]# ls /sys/fs/cgroup/memory/
cgroup.clone_children  memory.kmem.limit_in_bytes          memory.limit_in_bytes            memory.oom_control          release_agent
cgroup.event_control   memory.kmem.max_usage_in_bytes      memory.max_usage_in_bytes        memory.pressure_level       system.slice
cgroup.procs           memory.kmem.slabinfo                memory.memsw.failcnt             memory.soft_limit_in_bytes  tasks
cgroup.sane_behavior   memory.kmem.tcp.failcnt             memory.memsw.limit_in_bytes      memory.stat                 user.slice
init.scope             memory.kmem.tcp.limit_in_bytes      memory.memsw.max_usage_in_bytes  memory.swappiness
memory.failcnt         memory.kmem.tcp.max_usage_in_bytes  memory.memsw.usage_in_bytes      memory.usage_in_bytes
memory.force_empty     memory.kmem.tcp.usage_in_bytes      memory.move_charge_at_immigrate  memory.use_hierarchy
memory.kmem.failcnt    memory.kmem.usage_in_bytes          memory.numa_stat                 notify_on_release

LXC

  • 通过传统方式使用容器功能的话需要我们自己写代码去进行系统调用来实现创建内核，实际上拥有此能力的人廖廖无几。而LXC（LinuX Container）把容器技术做得更加易用，把需要用到的容器功能做成一组工具，从而极大的简化用户使用容器技术的麻烦程度。
  • LXC是最早一批真正把完整的容器技术用一组简易使用的工具和模板来极大的简化了容器技术使用的一个方案。
  • LXC虽然极大的简化了容器技术的使用，但比起直接通过内核调用来使用容器技术，其复杂程度其实并没有多大降低，因为我们必须要学会LXC的一组命令工具，且由于内核的创建都是通过命令来实现的，通过批量命令实现数据迁移并不容易。其隔离性也没有虚拟机那么强大。
  • 后来就出现了docker，所以从一定程度上来说，docker就是LXC的增强版。
  • LXC是把一个容器当一个用户空间使用，当虚拟机一样使用，里面可以运行N个进程，这就使得我们在容器内去管理时极为不便，而docker用这种限制性的方式，在一个容器中只运行一个进程的方式，使得容器的管理更加方便。

docker工作方式

  • docker采取一个用户空间只跑一个业务进程的方式，在一个容器内只运行一个进程，比如我们要在一台主机上安装一个nginx和一个tomcat，那么nginx就运行在nginx的容器中，tomcat运行在tomcat的容器中，二者用容器间的通信逻辑来进行通信。
  • LXC是把一个容器当一个用户空间使用，当虚拟机一样使用，里面可以运行N个进程，这就使得我们在容器内去管理时极为不便，而docker用这种限制性的方式，在一个容器中只运行一个进程的方式，使得容器的管理更加方便。

使用docker的优劣：

  • 删除一个容器不会影响其他容器
  • 调试不便，占空间(每个容器中都必须自带调试工具，比如ps命令)
  • 分发容易，真正意义上一次编写到处运行，比java的跨平台更彻底
  • 部署容易，无论底层系统是什么，只要有docker，直接run就可以了
  • 分层构建，联合挂载

docker容器编排

常见的容器编排工具：

  • machine+swarm(把N个docker主机当一个主机来管理)+compose(单机编排)
  • mesos(实现统一资源调度和分配)+marathon
  • kubernetes --> k8s

标签：容器,基础,kmem,bytes,cgroup,memory,docker
来源： https://blog.csdn.net/weixin_57720070/article/details/119139672