docker之namespace编

落日映苍穹つ 2022-06-12 03:12 138阅读 0赞

[优秀工具记录][Link 1]

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**核心技术预览**

Docker核心是一个操作系统级虚拟化方法, 理解起来可能并不像VM那样直观。我们从虚拟化方法的四个方面：隔离性、可配额/可度量、便携性、安全性来详细介绍Docker的技术细节。

**1. 隔离性: Linux Namespace(ns)**

每个用户实例之间相互隔离, 互不影响。 一般的硬件虚拟化方法给出的方法是VM，而LXC给出的方法是container，更细一点讲就是kernel namespace。其中pid、net、ipc、mnt、uts、user等namespace将container的进程、网络、消息、文件系统、UTS(“UNIX Time-sharing System”)和用户空间隔离开。

**1) pid namespace**

不同用户的进程就是通过pid namespace隔离开的，且不同 namespace 中可以有相同pid。所有的LXC进程在docker中的父进程为docker进程，每个lxc进程具有不同的namespace。同时由于允许嵌套，因此可以很方便的实现 Docker in Docker。

**2) net namespace**

有了 pid namespace, 每个namespace中的pid能够相互隔离，但是网络端口还是共享host的端口。网络隔离是通过net namespace实现的， 每个net namespace有独立的 network devices, IP addresses, IP routing tables, /proc/net 目录。这样每个container的网络就能隔离开来。docker默认采用veth的方式将container中的虚拟网卡同host上的一个docker bridge: docker0连接在一起。

**3) ipc namespace**

container中进程交互还是采用linux常见的进程间交互方法(interprocess communication - IPC), 包括常见的信号量、消息队列和共享内存。然而同 VM 不同的是，container 的进程间交互实际上还是host上具有相同pid namespace中的进程间交互，因此需要在IPC资源申请时加入namespace信息 - 每个IPC资源有一个唯一的 32 位 ID。

**4) mnt namespace**

类似chroot，将一个进程放到一个特定的目录执行。mnt namespace允许不同namespace的进程看到的文件结构不同，这样每个 namespace 中的进程所看到的文件目录就被隔离开了。同chroot不同，每个namespace中的container在/proc/mounts的信息只包含所在namespace的mount point。

**5) uts namespace**

UTS(“UNIX Time-sharing System”) namespace允许每个container拥有独立的hostname和domain name, 使其在网络上可以被视作一个独立的节点而非Host上的一个进程。

**6) user namespace**

每个container可以有不同的 user 和 group id, 也就是说可以在container内部用container内部的用户执行程序而非Host上的用户。

**2 可配额/可度量 - Control Groups (cgroups)**

cgroups 实现了对资源的配额和度量。 cgroups 的使用非常简单，提供类似文件的接口，在 /cgroup目录下新建一个文件夹即可新建一个group，在此文件夹中新建task文件，并将pid写入该文件，即可实现对该进程的资源控制。groups可以限制blkio、cpu、cpuacct、cpuset、devices、freezer、memory、net\_cls、ns九大子系统的资源，以下是每个子系统的详细说明：

blkio 这个子系统设置限制每个块设备的输入输出控制。例如:磁盘，光盘以及usb等等。  
cpu 这个子系统使用调度程序为cgroup任务提供cpu的访问。  
cpuacct 产生cgroup任务的cpu资源报告。  
cpuset 如果是多核心的cpu，这个子系统会为cgroup任务分配单独的cpu和内存。  
devices 允许或拒绝cgroup任务对设备的访问。  
freezer 暂停和恢复cgroup任务。  
memory 设置每个cgroup的内存限制以及产生内存资源报告。  
net\_cls 标记每个网络包以供cgroup方便使用。  
ns 名称空间子系统。  
以上九个子系统之间也存在着一定的关系.详情请参阅官方文档。

**3 便携性: AUFS**

AUFS (AnotherUnionFS) 是一种 Union FS, 简单来说就是支持将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite several directories into a single virtual filesystem)的文件系统, 更进一步的理解, AUFS支持为每一个成员目录(类似Git Branch)设定readonly、readwrite 和 whiteout-able 权限, 同时 AUFS 里有一个类似分层的概念, 对 readonly 权限的 branch 可以逻辑上进行修改(增量地, 不影响 readonly 部分的)。通常 Union FS 有两个用途, 一方面可以实现不借助 LVM、RAID 将多个disk挂到同一个目录下, 另一个更常用的就是将一个 readonly 的 branch 和一个 writeable 的 branch 联合在一起，Live CD正是基于此方法可以允许在 OS image 不变的基础上允许用户在其上进行一些写操作。Docker 在 AUFS 上构建的 container image 也正是如此，接下来我们从启动 container 中的 linux 为例来介绍 docker 对AUFS特性的运用。

典型的启动Linux运行需要两个FS: bootfs + rootfs

[参考原文][Link 2]

[Link 1]: http://patorjk.comsoftware/taag/#p=testall&h=0&v=2&f=Sub-Zero&t=EnnCloud
[Link 2]: http://www.infoq.com/cn/articles/docker-core-technology-preview