2023.6 容器技术

容器是软件的可执行单元，采用通用方式封装了应用程序代码及其库和依赖项，因此可以随时随地运行容器（无论是在桌面、传统 IT 还是云端），它利用操作系统的功能（在 Linux 内核中，即名称空间和 cgroups 原语）来隔离进程，并控制这些进程有权访问的 CPU、内存和磁盘的数量。

VM 利用 Hypervisor 虚拟化技术来模拟 CPU、内存等硬件资源，这样就可以在宿主机上建立一个 Guest OS，这是常说的安装一个虚拟机。每一个 Guest OS 都有一个独立的内核，比如 Ubuntu、CentOS 甚至是 Windows 等，在这样的 Guest OS 之下，每个应用都是相互独立的，VM 可以提供一个更好的隔离效果。但这样的隔离效果需要付出一定的代价，因为需要把一部分的计算资源交给虚拟化，这样就很难充分利用现有的计算资源，并且每个 Guest OS 也需要占用不少资源，并且启动很慢。正是因为虚拟机技术的缺点，催生出了容器技术。 容器是针对于进程而言的，因此无需 Guest OS，只需利用主机操作系统的功能和资源即可，所有的文件隔离都是进程级别的，容器小巧轻便、速度快且可移植。

容器就是一个视图隔离、资源可限制、独立文件系统的进程集合。所谓“视图隔离”就是能够看到部分进程以及具有独立的主机名等；控制资源使用率则是可以对于内存大小以及 CPU 使用个数等进行限制。容器是一个进程集合，它将系统的其他资源隔离开来，具有自己独立的资源视图。容器具有一个独立的文件系统，因为使用的是系统的资源，所以在独立的文件系统内不需要具备内核相关的代码或者工具，我们只需要提供容器所需的二进制文件、配置文件以及依赖即可。只要容器运行时所需的文件集合都能够具备，那么这个容器就能够运行起来。

• 针对不同进程使用同一个文件系统所造成的问题而言，Linux 和 Unix 操作系统可以通过 chroot 系统调用将子目录变成根目录，达到视图级别的隔离；进程在 chroot 的帮助下可以具有独立的文件系统，对于这样的文件系统进行增删改查不会影响到其他进程；
• 因为进程之间相互可见并且可以相互通信，使用 Namespace 技术来实现进程在资源的视图上进行隔离。在 chroot 和 Namespace 的帮助下，进程就能够运行在一个独立的环境下了；
• 但在独立的环境下，进程所使用的还是同一个操作系统的资源，一些进程可能会侵蚀掉整个系统的资源。为了减少进程彼此之间的影响，可以通过 Cgroup 来限制其资源使用率，设置其能够使用的 CPU 以及内存量。

容器是一组具有隔离特性的进程集合，在使用 docker run 的时候会选择一个镜像来提供独立的文件系统并指定相应的运行程序。这里指定的运行程序称之为 initial 进程，这个 initial 进程启动的时候，容器也会随之启动，当 initial 进程退出的时候，容器也会随之退出。

因此，可以认为容器的生命周期和 initial 进程的生命周期是一致的。当然，因为容器内不只有这样的一个 initial 进程，initial 进程本身也可以产生其他的子进程或者通过 docker exec 产生出来的运维操作，也属于 initial 进程管理的范围内。当 initial 进程退出的时候，所有的子进程也会随之退出，这样也是为了防止资源的泄漏。 但是这样的做法也会存在一些问题，首先应用里面的程序往往是有状态的，其可能会产生一些重要的数据，当一个容器退出被删除之后，数据也就会丢失了，这对于应用方而言是不能接受的，所以需要将容器所产生出来的重要数据持久化下来。容器能够直接将数据持久化到指定的目录上，这个目录就称之为数据卷。

数据卷有一些特点，其中非常明显的就是数据卷的生命周期是独立于容器的生命周期的，也就是说容器的创建、运行、停止、删除等操作都和数据卷没有任何关系，因为它是一个特殊的目录，是用于帮助容器进行持久化的。简单而言，我们会将数据卷挂载到容器内，这样一来容器就能够将数据写入到相应的目录里面了，而且容器的退出并不会导致数据的丢失。

通常情况下，数据卷管理主要有两种方式：

• 第一种是通过 bind 的方式，直接将宿主机的目录直接挂载到容器内；这种方式比较简单，但是会带来运维成本，因为其依赖于宿主机的目录，需要对于所有的宿主机进行统一管理。
• 第二种是将目录管理交给运行引擎。

2013年Docker诞生，容器才被大多数开发人员熟知，很多人以为docker就是容器。其实，容器世界里并不是只有docker一家，比如还有coreos。在2015年，由Google，Docker、CoreOS、IBM、微软、红帽等厂商联合发起的OCI（Open Container Initiative）组织成立，并于2016年4月推出了第一个开放容器标准。标准主要包括runtime运行时标准和image镜像标准。标准的推出，有助于替成长中市场带来稳定性，让企业能放心采用容器技术，用户在打包、部署应用程序后，可以自由选择不同的容器Runtime；同时，镜像打包、建立、认证、部署、命名也都能按照统一的规范来做。

《集装箱改变世界》一书说的是看起来平淡无奇的铁箱子，如何从二十世纪起永久性的改变了这个世界，并促进了全球化和全球分工。集装箱的出现和发展是实体货物包装、运输、交付方式的一次革命。

集装箱为什么具有革命性？经济全球化的基础就是现代运输体系,而一个高度自动化、低成本和低复杂性的货物运输系统的核心就是集装箱。集装箱最大的成功在于其产品的标准化及由此建立的一整套运输体系。能够让一个载重几十吨的庞然大物实现标准化，并且以此为基础逐步实现全球范围内的船舶、港口、航线、公路、中转站、桥梁、隧道、多试联运相配套的物流系统，这的确堪称人类有史以来创造的伟大奇迹之一，而撬动这个系统的理念就是标准化和系统化。

改变世界的不仅仅是集装箱本身，还有一整套货物处理的新方法，包括港口、货船、起重机、卡车，还有发货人的自身操作方式等。容器技术对于IT领域的意义非常类似于集装箱，只是里面装载的不再是实体货物，而是虚拟世界的二进制代码和软件。

时代的一粒灰，落在个人头上就是一座山。确实，有时在不能控制的大环境下，每个人都会有一种无力感。然而，即便是一座山压下来，怎样来面对这座山，我们并不是完全没有选择的：坚强、乐观、麻木、逃避、投降，都是选择。