01 容器技术原理

chroot

chroot 就是 change root,也就是可以改变某进程的根目录,使这个程序不能访问该目录之外的其他目录,增进系统的安全性,限制使用者能做的事。以下例子说明:/home/opt_user/rootfs 目录下有一些目录和文件,然后使用 chroot 命令启动一个 sh 进程,并且把 /home/opt_user/rootfs 目录作为 sh 进程的根目录。

$ cd /home/opt_user/rootfs
$ ls 
bin  busybox.tar  dev  etc  home  proc  root  sys  tmp  usr  var

$ chroot /home/opt_user/rootfs /bin/sh

/ # /bin/ls /
bin  busybox.tar  dev  etc  home  proc  root  sys  tmp  usr  var

Namespace

Namespace 是 Linux 内核的一项功能,该功能对内核资源进行隔离,使得容器中的进程都可以在单独的命名空间中运行,并且只可以访问当前容器命名空间的资源。Namespace 可以隔离进程ID、主机名、用户ID、文件名、网络访问和进程间通信等相关资源。

Docker 主要用到以下五种命名空间:
● pid namespace:进程ID隔离 
● net namespace:网络接口隔离
● mnt namespace:文件系统挂载点隔离
● ipc namespace:信息量、消息队列和共享内存隔离
● uts namespace:主机名和域名隔离

Cgroups

Cgroups 是一种 Linux 内核功能,可以限制和隔离进程的资源使用情况(CPU、内存、磁盘I/O、网络等)。在容器的实现中,Cgroups 通常用来限制容器的CPU和内存等资源的使用。

Cgroups 主要提供了以下四大功能:
● 资源限制:对任务资源总额进行限制,比如设定任务运行时使用的内存上限,一旦超出就发OOM。
● 优先级分配:通过分配的CPU时间片数量和磁盘IO带宽,实际上就等同于控制了任务运行的优先级。
● 资源统计:统计系统的资源使用量,比如CPU使用时长、内存用量等,多见于类似公有云的按需收费。
● 任务控制:对任务执行挂起、恢复等操作。

联合文件系统

联合文件系统,又叫 UnionFS,是一种通过创建文件层进程操作的文件系统,因此,联合文件系统非常轻快。Docker 使用联合文件系统为容器提供构建层,使得容器可以实现写时复制以及镜像的分层构建和存储。

Docker 支持以下存储驱动程序:
● overlay2:是当前所有受支持的Linux发行版的首选存储驱动程序,不需要任何额外的配置。
● aufs:是在内核3.13上的Ubuntu 14.04上运行的Docker 18.06及更早版本的首选存储驱动程序,而该内核不支持overlay2。
● devicemapper:是CentOS和RHEL的推荐存储驱动程序,因为它们的内核版本不支持overlay2。
● btrfs/zfs:驱动程序是后备文件系统(安装了Docker的主机的文件系统),则使用它们。
● vfs:用于测试目的,以及无法使用写时复制文件系统的情况,性能较差不推荐生产环境中使用。
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