關(guān)于容器的歷史、發(fā)展以及技術(shù)本質(zhì)，在互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)有非常多的文章了。這里旨在結(jié)合自身的工作經(jīng)驗和理解，通過一系列的文章，講清楚這項技術(shù)。

容器的歷史和發(fā)展 前世

講到容器，就不得不提LXC(Linux Container)，他是Docker的前生，或者說Docker是LXC的使用者。完整的LXC能力在2008年合入Linux主線，所以容器的概念在2008年就基本定型了，并不是后面Docker造出來的。關(guān)于LXC的介紹很多，大體都會說“LXC是Linux內(nèi)核提供的容器技術(shù)，能提供輕量級的虛擬化能力，能隔離進程和資源”，但總結(jié)起來，無外乎就兩大知識點Cgroups(Linux Control Group)和Linux Namespace。搞清楚他倆，容器技術(shù)就基本掌握了。

Cgroups：重點在“限制”。限制資源的使用，包括CPU、內(nèi)存、磁盤的使用，體現(xiàn)出對資源的管理能力。 Namespace：重點在“隔離”。隔離進程看到的Linux視圖。說大白話就是，容器和容器之間不要相互影響，容器和宿主機之間不要相互影響。 少年期起步艱難

2009年，Cloud Foundry基于LXC實現(xiàn)了對容器的操作，該項目取名為Warden。2010年，dotCloud公司同樣基于LXC技術(shù)，使用Go語言實現(xiàn)了一款容器引擎，也就是現(xiàn)在的Docker。那時，dotCloud公司還是個小公司，出生卑微的Docker沒什么熱度，活得相當(dāng)艱難。

成長為巨無霸

2013年，dotCloud公司決定將Docker開源。開源后，項目突然就火了。從大的說，火的原因就是Docker的這句口號“Build once，Run AnyWhere”。呵呵，是不是似曾相識?對的，和Java的Write Once，Run AnyWhere一個道理。對于一個程序員來說，程序?qū)懲旰蟠虬社R像就可以隨處部署和運行，開發(fā)、測試和生產(chǎn)環(huán)境完全一致，這是多么大一個誘惑。程序員再也不用去定位因環(huán)境差異導(dǎo)致的各種坑爹問題。

Docker開源項目的異?；鸨苯域?qū)動dotCloud公司在2013年更名為Docker公司。Docker也快速成長，干掉了CoreOS公司的rkt容器和Google的lmctfy容器，直接變成了容器的事實標準。也就有了后來人一提到容器就認為是Docker。

總結(jié)起來，Docker為什么火，靠的就是Docker鏡像。他打包了應(yīng)用程序的所有依賴，徹底解決了環(huán)境的一致性問題，重新定義了軟件的交付方式，提高了生產(chǎn)效率。

被列強蠶食

Docker在容器領(lǐng)域快速成長，野心自然也變大了。2014年推出了容器云產(chǎn)品Swarm(Kubenetes的同類產(chǎn)品)，想擴張事業(yè)版圖。同時Docker在開源社區(qū)擁有絕對話語權(quán)，相當(dāng)強勢。這種走自己的路，讓別人無路可走的行為，讓容器領(lǐng)域的其他大廠玩家很是不爽，為了不讓Docker一家獨大，決定要干他。

2015年6月，在Google、Redhat等大廠的“運作”下，Linux基金會成立了OCI(Open Container Initiative)組織，旨在圍繞容器格式和運行時制定一個開放的工業(yè)化標準，也就是我們常說的OCI標準。同時，Docker公司將Libcontainer模塊捐給CNCF社區(qū)，作為OCI標準的實現(xiàn)，這就是現(xiàn)在的RunC項目。說白了，就是現(xiàn)在這塊兒有個標準了，大家一起玩兒，不被某個特定項目的綁定。

講到Docker，就得說說Google家的Kubernetes，他作為容器云平臺的事實標準，如今已被廣泛使用，儼然已成為大廠標配。Kubernetes原生支持Docker，讓Docker的市場占有率一直居高不下。如圖是2019年容器運行時的市場占有率。

但在2020年，Kubernetes突然宣布在1.20版本以后，也就是2021年以后，不再支持Docker作為默認的容器運行時，將在代碼主干中去除dockershim。

如圖所示，Kubenetes自身定義了標準的容器運行時接口CRI(Container Runtime Interface)，目的是能對接任何實現(xiàn)了CRI接口的容器運行時。在初期，Docker是容器運行時不容置疑的王者，Kubenetes便內(nèi)置了對Docker的支持，通過dockershim來實現(xiàn)標準CRI接口到Docker接口的適配，以此獲得更多的用戶。隨著開源的容器運行時Containerd(實現(xiàn)了CRI接口，同樣由Docker捐給CNCF)的成熟，Kubenetes不再維護dockershim，僅負責(zé)維護標準的CRI，解除與某特定容器運行時的綁定。當(dāng)然，也不是Kubenetes不支持Docker了，只是dockershim誰維護的問題。 隨著Kubenetes態(tài)度的變化，預(yù)計將會有越來越多的開發(fā)者選擇直接與開源的Containerd對接，Docker公司和Docker開源項目(現(xiàn)已改名為Moby)未來將會發(fā)生什么樣的變化，誰也說不好。

講到這里，不知道大家有沒有注意到，Docker公司其實是捐獻了Containerd和runC。這倆到底是啥東西。簡單的說，runC是OCI標準的實現(xiàn)，也叫OCI運行時，是真正負責(zé)操作容器的。Containerd對外提供接口，管理、控制著runC。所以上面的圖，真正應(yīng)該長這樣。

Docker公司是一個典型的小公司因一個爆款項目火起來的案例，不管是技術(shù)層面、公司經(jīng)營層面以及如何跟大廠纏斗，不管是好的方面還是壞的方面，都值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和了解其背后的故事。

什么是容器

按國際慣例，在介紹一個新概念的時候，都得從大家熟悉的東西說起。幸好容器這個概念還算好理解，喝水的杯子，洗腳的桶，養(yǎng)魚的缸都是容器。容器技術(shù)里面的“容器”也是類似概念，只是裝的東西不同罷了，他裝的是應(yīng)用軟件本身以及軟件運行起來需要的依賴。用魚缸來類比，魚缸這個容器里面裝的應(yīng)用軟件就是魚，裝的依賴就是魚食和水。這樣大家就能理解Docker的Logo了。大海就是宿主機，Docker就是那條鯨魚，鯨魚背上的集裝箱就是容器，我們的應(yīng)用程序就裝在集裝箱里面。

在講容器的時候一定繞不開容器鏡像，這里先簡單的把容器鏡像理解為是一個壓縮包，后續(xù)再詳細講解。壓縮包里包含應(yīng)用的可執(zhí)行程序以及程序依賴的文件(例如：配置文件和需要調(diào)用的動態(tài)庫等)，接下來通過實際操作來看看容器到底是個啥。

宿主機視角看容器 1、首先，我們啟動容器。 dockerrun-d--name=@quot;aimar-1-container@quot;euleros_arm:2.0SP8SPC306/bin/sh-c@quot;whiletrue;doechoaimar-1-container;sleep1;done@quot;

這是Docker的標準命令。意思是使用euleros_arm:2.0SP8SPC306鏡像(鏡像名:版本號)創(chuàng)建一個新的名字為“aimar-1-container”的容器，并在容器中執(zhí)行shell命令：每秒打印一次“aimar-1-container”。

參數(shù)說明：

-d：使用后臺運行模式啟動容器，并返回容器ID。 --name：為容器指定一個名字。 dockerrun-d--name=@quot;aimar-1-container@quot;euleros_arm:2.0SP8SPC306/bin/sh-c@quot;whiletrue;doechoaimar-1-container;sleep1;done@quot; 207b7c0cbd811791f7006cd56e17033eb430ec656f05b6cd172c77cf45ad093c

從輸出中，我們看到一串長字符207b7c0cbd811791f7006cd56e17033eb430ec656f05b6cd172c77cf45ad093c。他就是容器ID，能唯一標識一個容器。當(dāng)然在使用的時候，不需要使用全id，直接使用縮寫id即可(全id的前幾位)。例如下圖中，通過docker ps查詢到的容器id為207b7c0cbd81。

aimar-1-container容器啟動成功后，我們在宿主機上使用ps進行查看。這時可以發(fā)現(xiàn)剛才啟動的容器就是個進程，PID為12280。

我們嘗試著再啟動2個容器，并再次在宿主機進行查看，你會發(fā)現(xiàn)又新增了2個進程，PID分別為20049和21097。

所以，我們可以得到一個結(jié)論。從宿主機的視角看，容器就是進程。

2、接下來，我們進入這個容器。 dockerexec-it207b7c0cbd81/bin/bash

docker exec也是Docker的標準命令，用于進入某個容器。意思是進入容器id為207b7c0cbd81的容器，進入后執(zhí)行/bin/bash命令，開啟命令交互。

參數(shù)說明：

-it其實是-i和-t兩個參數(shù)，意思是容器啟動后，要分配一個輸入/輸出終端，方便我們跟容器進行交互，實現(xiàn)跟容器的“對話”能力。

從hostname從kwephispra09909變化為207b7c0cbd81，說明我們已經(jīng)進入到容器里面了。在容器中，我們嘗試著啟動一個新的進程。

[root@207b7c0cbd81/]#/bin/sh-c@quot;whiletrue;doechoaimar-1-container-embed;sleep1;done@quot;@amp;

再次回到宿主機進行ps查看，你會發(fā)現(xiàn)不管是直接啟動容器，還是在容器中啟動新的進程，從宿主機的角度看，他們都是進程。

容器視角看容器

前面我們已經(jīng)進入容器里面，并啟動了新的進程。但是我們并沒有在容器里查看進程的情況。在容器中執(zhí)行ps，會發(fā)現(xiàn)得到的結(jié)果和宿主機上執(zhí)行ps的結(jié)果完全不一樣。下圖是容器中的執(zhí)行結(jié)果。

在Container1容器中只能看見剛起啟動的shell進程(container1和container1-embed)，看不到宿主機上的其他進程，也看不到Container2和Container3里面的進程。這些進程像被關(guān)進了一個盒子里面，完全感知不到外界，甚至認為我們執(zhí)行的container1是1號進程(1號進程也叫init進程，是系統(tǒng)中所有其他用戶進程的祖先進程)。所以，從容器的視角，容器覺得“我就是天，我就是地，歡迎來到我的世界”。

但尷尬的是，在宿主機上，他們卻是普通得不能再普通的進程。注意，相同的進程，在容器里看到的進程ID和在宿主機上看到的進程ID是不一樣的。容器中的進程ID分別是1和1859，宿主機上對應(yīng)的進程ID分別是12280和9775(見上圖)。

總結(jié)

通過上面的實驗，對容器的定義就需要再加上一個定語。容器就是進程=@gt;容器是與系統(tǒng)其他部分隔離開的進程。這個時候我們再看下圖就更容易理解，容器是跑在宿主機OS(虛機容器的宿主機OS就是Guest OS)上的進程，容器間以及容器和宿主機間存在隔離性，例如：進程號的隔離。

在容器內(nèi)和宿主機上，同一個進程的進程ID不同。例如：Container1在容器內(nèi)PID是1，在宿主機上是12280。那么該進程真正的PID是什么呢?當(dāng)然是12280!那為什么會造成在容器內(nèi)看到的PID是1呢，造成這種幻象的，正是Linux Namespace。

Linux Namespace是Linux內(nèi)核用來隔離資源的方式。每個Namespace下的資源對于其他Namespace都是不透明，不可見的。

Namespace按隔離的資源進行分類：

前面提到的容器內(nèi)外，看到的進程ID不同，正是使用了PID Namespace。那么這個Namespace在哪呢?在Linux上一切皆文件。是的，這個Namespace就在文件里。在宿主機上的proc文件中(/proc/進程號/ns)變記錄了某個進程對應(yīng)的Namespace信息。如下圖，其中的數(shù)字(例如：pid:[ 4026534312])則表示一個Namespace。

對于Container1、Container2、Container3這3個容器，我們可以看到，他們的PID Namespace是不一樣的。說明他們3個容器中的PID相互隔離，也就是說，這3個容器里面可以同時擁有PID號相同的進程，例如：都有PID=1的進程。

在一個命名空間中，那這倆進程就相互可見，只是PID與宿主機上看到的不同而已。

至此，我們可以對容器的定義再細化一層。容器是與系統(tǒng)其他部分隔離開的進程=》容器是使用Linux Namespace實現(xiàn)與系統(tǒng)其他部分隔離開的進程。

名稱欄目：認識容器，讓我們從它的歷史開始聊起
標題來源：http://www.rwnh.cn/news4/203604.html

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