Docker第一回（虚拟化介绍）

TOUVE

　　一、什么是容器

　　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，而容器可以保护内容物；
　　人类使用容器的历史至少有十万年。

　　二、虚拟化的实现
　　1、主机级虚拟化
　　此实现是在宿主机上安装虚拟机管理软件，而后虚拟出N个完整的系统，每一个系统都有自己的内核。有两种类型的实现
　　1.1、Type-I类型（在宿主机上直接安装Virtual machine Manager，不需要在宿主机上安装操作系统）
　　xen、ESX/ESXI
　　1.2、Type-II类型（需要基于宿主机的操作系统之上安装Virtual Machine Manager）
　　VMware Workstation、kvm、VirtualBox
　　2、容器级别虚拟化
　　此实现不在为每一个虚拟机创建单独的内核，而是通过在宿主机的内核上将6种资源通过内核机制（namespaces）隔离出来，每一个namespace是一个单独的容器（虚拟机）
　　至今位置，整个linux领域的容器技术，就是靠内核级的6个namespaces、chroot和Cgroups共同实现

2.1、Linux Namespaces

namespace	系统调用参数	隔离内容	内核版本
UTS	CLONE_NEWUTS	主机名和域名	2.6.19
IPC	CLONE_NEWIPC	信号量、消息队列和共享内存	2.6.19
PID	CLONE_NEWPID	进程编号	2.6.24
Network	CLONE_NEWNET	网络设备、网络栈、端口等	2.6.29
Mount	CLONE_NEWNS	挂载点，文件系统	2.4.19
User	CLONE_NEWUSER	用户和用户组	3.8

　　2.2、Control Groups（CGroups）的作用
　　容器化技术的隔离机制是靠namespaces实现，而容器化的资源分配靠的是在内核级通过CGroups机制实现，它会把系统级的资源分成多个组，然后把每一个组内的资源量指派分配到特定的namespace的进程上去来实现

　　2.2.1、CGroups的功能

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，有两种分派方式，一种是比例，一种是分核数
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

　　2.3、LXC（Linux Container）

　　LXC是最早除了Vserver之外，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靠一组工具包帮我们快速的实现了创建名称空间，利用模板完成内部所需要的各种文件的安装。同时，还有些工具能够自动完成chroot切换，于是，就可以使用多个并行的用户空间，而每一个用户空间，就像我们之前使用的虚拟机，是一个独立的系统。

　　三、Docker的诞生
　　LXC虽然极大的简化了容器技术的使用，但比起过去使用虚拟机来讲，它的复杂程度是没有多大降低的，隔离性也没有虚拟机好、在大规模使用上和分发上都不方便。但好处是它能够让每一个用户空间的进程直接使用宿主机的性能，中间没有额外开销。于是就出现了Docker
　　3.1、Docker是LXC的增强版，它本身不是容器，而是容器的易用工具。容器是linux内核中的技术，Docker只是把这种技术在使用上简易普及了。Docker在早期的版本其核心就是LXC的二次封装发行版。Docker利用LXC做容器管理引擎，但是在创建容器时，不在使用模板去安装生成。而是通过镜像技术（把一个操作系统用户空间所需要使用到的组件事先编排好，并整体打包成一个文件，image文件），镜像文件集中放在一个仓库中。当需要创建容器时，Docker调用LXC的工具lxc-create。但是不在通过lxc的模板去安装，而是连接到镜像服务器上下载匹配的镜像文件，而后基于镜像启动容器。所以，Docker极大的简化了容器的使用难度。以后我们创建启动容器，只需要一个命令，docker-run，docker-stop就可以启动停止一个容器了。为了使整个容器使用更加易于管理，Docker采用了一种更精巧的限制机制，在一个容器内，只运行一个进程。而LXC是把一个容器当一个用户空间使用，可以运行N个进程，所以使得我们管理容器进程极为不便。Docker在镜像构建底层使用了分层构建，联合挂载。这种好处就是在以后的镜像分发上就没有那么庞大。可以自由组合镜像实现不同环境的挂载
　　2.3、Docker容器引擎的更迭
　　Docker早起是基于LXC容器管理引擎实现，当后来成熟之后，Docker自建了一个容器引擎叫libcontainer，后来CNCF的介入，Docker又研发了一个工业化标准的容器引擎，叫runC，目前所使用的新版Docker，所使用的容器引擎就是RunC。