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[24688] 2016-02-04_Linux容器技术史话：从chroot到未来

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2016-02-04_Linux容器技术史话：从chroot到未来 L i n u x   容 器 技 术 史 话 ： 从   c h r o o t   到 未 来 译 者 ： w x y   L i n u x 中 国   2 0 1 6 - 0 2 - 0 4 L i n u x   容 器 是 一 个 在 单 一   L i n u x   主 机 上 提 供 多 个 隔 离 的   L i n u x   环 境 的 操 作 系 统 级 虚 拟 [ 1 ] 技 术 。 不 像 虚 拟 机 （ V M ） ， 容 器 并 不 需 要 运 行 专 用 的 g u e s t 访 客 操 作 系 统 。 容 器 们 共 享 h o s t 宿 主 机 的 操 作 系 统 内 核 ， 并 使 用 访 客 操 作 系 统 的 系 统 库 来 提 供 所 需 的 功 能 。 由 于 不 需 要 专 用 的 操 作 系 统 ， 因 此 容 器 要 比 虚 拟 器 启 动 快 得 多 。 （ 图 片 来 自 :   D o c k e r   I n c . ） 容 器 借 助   L i n u x   内 核 的   N a m e s p a c e s 、 A p p a r m o r 、 S E L i n u x   p r o f i l e 情 景 模 式 、 c h r o o t   和   C G r o u p   等 功 能 来 提 供 类 似 于 虚 拟 机 的 隔 离 环 境 。 L i n u x   的 安 全 模 块 可 以 确 保 正 确 地 控 制 容 器 对 宿 主 机 和 内 核 的 访 问 ， 从 而 避 免 各 种 入 侵 活 动 。 此 外 ， 在 宿 主 机 上 可 以 运 行 不 同 的   L i n u x   发 行 版 ， 只 要 它 们 运 行 在 同 样 的   C P U   架 构 下 。 简 单 来 说 ， 容 器 提 供 的 是 一 种 基 于 各 种   L i n u x   发 行 版 创 建 容 器 镜 像 的 方 法 、 一 套 管 理 容 器 生 命 周 期 的   A P I 、 与 该   A P I   交 互 的 客 户 端 工 具 、 保 存 快 照 的 功 能 、 在 宿 主 机 之 间 迁 移 容 器 实 例 的 能 力 ， 等 等 。
容 器 历 史 容 器 历 史 以 下 是 容 器 简 史 ， 内 容 来 自 维 基 百 科 及 其 它 来 源 ： 1 9 7 9   —   c h r o o t 容 器 的 概 念 始 于   1 9 7 9   年 的   U N I X     c h r o o t [ 2 ] ， 它 是 一 个   U N I X   操 作 系 统 上 的 系 统 调 用 ， 用 于 将 一 个 进 程 及 其 子 进 程 的 根 目 录 改 变 到 文 件 系 统 中 的 一 个 新 位 置 ， 让 这 些 进 程 只 能 访 问 到 该 目 录 。 这 个 功 能 的 想 法 是 为 每 个 进 程 提 供 独 立 的 磁 盘 空 间 。 其 后 在   1 9 8 2 年 ， 它 被 加 入 到 了   B S D 系 统 中 。 2 0 0 0   —   F r e e B S D   J a i l s F r e e B S D   J a i l s [ 3 ]   是 最 早 的 容 器 技 术 之 一 ， 它 由   R & D   A s s o c i a t e s   公 司 的   D e r r i c k   T .   W o o l w o r t h   在   2 0 0 0   年 为   F r e e B S D   引 入 。 这 是 一 个 类 似 c h r o o t   的 操 作 系 统 级 的 系 统 调 用 ， 但 是 为 文 件 系 统 、 用 户 、 网 络 等 的 隔 离 增 加 了 进 程 沙 盒 功 能 。 因 此 ， 它 可 以 为 每 个   j a i l   指 定   I P   地 址 、 可 以 对 软 件 的 安 装 和 配 置 进 行 定 制 ， 等 等 。 2 0 0 1   —   L i n u x   V S e r v e r L i n u x   V S e r v e r [ 4 ]   是 另 外 一 种   j a i l   机 制 ， 它 用 于 对 计 算 机 系 统 上 的 资 源 （ 如 文 件 系 统 、 C P U   处 理 时 间 、 网 络 地 址 和 内 存 等 ） 进 行 安 全 地 划 分 。 每 个 所 划 分 的 分 区 叫 做 一 个 s e c u r i t y   c o n t e x t 安 全 上 下 文 ， 在 其 中 的 虚 拟 系 统 叫 做 v i r t u a l   p r i v a t e   s e r v e r ， V P S 虚 拟 私 有 服 务 器 。 2 0 0 4   —   S o l a r i s   C o n t a i n e r s S o l a r i s   C o n t a i n e r s [ 5 ]   支 持 在   x 8 6   和   S P A R C   系 统 ， 首 次 出 现 在   2 0 0 4   年   2   月 发 布 的   S o l a r i s   1 0   的   b u i l d   5 1   b e t a   上 ， 其 后 完 整 发 布 在   2 0 0 5   年 的 S o l a r i s   1 0   上 。   S o l a r i s   C o n t a i n e r   是 由 系 统 资 源 控 制 和 通 过   z o n e s   提 供 的 b o u n d a r y   s e p a r a t i o n 边 界 分 离 所 组 合 而 成 的 。 z o n e s   是 一 个 单 一 操 作 系 统 实 例 中 的 完 全 隔 离 的 虚 拟 服 务 器 。 2 0 0 5   —   O p e n V Z O p e n V Z [ 6 ]   类 似 于   S o l a r i s   C o n t a i n e r s ， 它 通 过 对   L i n u x   内 核 进 行 补 丁 来 提 供 虚 拟 化 、 隔 离 、 资 源 管 理 和 c h e c k p o i n t i n g 状 态 检 查 。 每 个   O p e n V Z   容 器 都 有 一 套 隔 离 的 文 件 系 统 、 用 户 及 用 户 组 、 进 程 树 、 网 络 、 设 备 和   I P C   对 象 。 2 0 0 6   —   P r o c e s s   C o n t a i n e r s P r o c e s s   C o n t a i n e r s [ 7 ]   是 由   G o o g l e   在   2 0 0 6   年 实 现 的 ， 用 于 对 一 组 进 程 进 行 限 制 、 记 账 、 隔 离 资 源 使 用 （ C P U 、 内 存 、 磁 盘   I / O 、 网 络 等 ） 。 后 来 为 了 避 免 和   L i n u x   内 核 上 下 文 中 的 “ 容 器 ” 一 词 混 淆 而 改 名 为   C o n t r o l   G r o u p s 。 它 被 合 并 到 了   2 . 6 . 2 4   内 核 中 。 这 表 明   G o o g l e   很 早 就 参 与 了 容 器 技 术 的 开 发 ， 以 及 它 们 是 如 何 回 馈 到 社 区 的 。 2 0 0 7   —   C o n t r o l   G r o u p s 如 上 面 所 述 ， C o n t r o l   G r o u p s   （ 即     c g r o u p s ） 是 由   G o o g l e   实 现 的 ， 并 于   2 0 0 7   年 加 到 了   L i n u x   内 核 中 。 2 0 0 8   —   L X C L X C [ 8 ]   的 意 思 是   L i n u X   C o n t a i n e r s ， 它 是 第 一 个 最 完 善 的   L i n u x   容 器 管 理 器 的 实 现 方 案 ， 是 通 过   c g r o u p s   和   L i n u x   n a m e s p a c e 名 字 空 间 实 现 的 。 L X C   存 在 于   l i b l x c   库 中 ， 提 供 了 各 种 编 程 语 言 的   A P I   实 现 ， 包 括   P y t h o n 3 、 P y t h o n 2 、 L u a 、 G o 、 R u b y   和   H a s k e l l 。 与 其 它 容 器 技 术 不 同 的 是 ，   L X C
可 以 工 作 在 普 通 的   L i n u x   内 核 上 ， 而 不 需 要 增 加 补 丁 。 现 在   L X C   p r o j e c t [ 9 ]   是 由   C a n o n i c a l   公 司 赞 助 并 托 管 的 。 2 0 1 1   —   W a r d e n W a r d e n [ 1 0 ]   是 由   C l o u d F o u n d r y   在   2 0 1 1   年 开 发 的 ， 开 始 阶 段 是 使 用 的   L X C ， 之 后 替 换 为 他 们 自 己 的 实 现 方 案 。 不 像   L X C ， W a r d e n   并 不 紧 密 耦 合 到   L i n u x   上 ， 而 是 可 以 工 作 在 任 何 可 以 提 供 隔 离 环 境 的 操 作 系 统 上 。 它 以 后 台 守 护 进 程 的 方 式 运 行 ， 为 容 器 管 理 提 供 了   A P I 。 请 参 考   W a r d e n   文 档 [ 1 1 ] 和 这 个 博 客 文 章 [ 1 2 ] 了 解 更 多 。 2 0 1 3   —   L M C T F Y l m c t f y [ 1 3 ]   的 意 思 是 “ L e t   M e   C o n t a i n   T h a t   F o r   Y o u 让 我 为 你 包 含 ” 。 这 是 一 个   G o o g l e   容 器 技 术 的 开 源 版 本 ， 提 供   L i n u x   应 用 容 器 。 G o o g l e   启 动 这 个 项 目 旨 在 提 供 性 能 可 保 证 的 、 高 资 源 利 用 率 的 、 资 源 共 享 的 、 可 超 售 的 、 接 近 零 消 耗 的 容 器 （ 参 考 自 ： l m c t f y   演 讲 稿 [ 1 4 ] ） 。 现 在 为   K u b e r n e t e s   所 用 的   c A d v i s o r 工 具 就 是 从   l m c t f y   项 目 的 成 果 开 始 的 。 l m c t f y   首 次 发 布 于   2 0 1 3   年 1 0 月 ， 在   2 0 1 5   年   G o o g l e   决 定 贡 献 核 心 的   l m c t f y   概 念 ， 并 抽 象 成 l i b c o n t a i n e r ， 因 此 ， l m c t f y   现 在 已 经 没 有 活 跃 的 开 发 了 。 l i n c o n t a i n e r   项 目 最 初 由     D o c k e r [ 1 5 ]   发 起 ， 现 在 已 经 被 移 交 给 了 O p e n   C o n t a i n e r   F o u n d a t i o n 开 放 容 器 基 金 会 [ 1 6 ] 。 2 0 1 3   —   D o c k e r D o c k e r [ 1 7 ]   是 到 现 在 为 止 最 流 行 和 使 用 广 泛 的 容 器 管 理 系 统 。 它 最 初 是 一 个 叫 做   d o t C l o u d   的   P a a S   服 务 公 司 的 内 部 项 目 ， 后 来 该 公 司 改 名 为 D o c k e r 。 类 似   W a r d e n ， D o c k e r   开 始 阶 段 使 用 的 也 是   L X C   ， 之 后 采 用 自 己 开 发 的   l i b c o n t a i n e r   替 代 了 它 。 不 像 其 它 的 容 器 平 台 ， D o c k e r   引 入 了 一 整 个 管 理 容 器 的 生 态 系 统 ， 这 包 括 高 效 、 分 层 的 容 器 镜 像 模 型 、 全 局 和 本 地 的 容 器 注 册 库 、 清 晰 的   R E S T   A P I 、 命 令 行 等 等 。 稍 后 的 阶 段 ，   D o c k e r   推 动 实 现 了 一 个 叫 做   D o c k e r   S w a r m   的 容 器 集 群 管 理 方 案 。 2 0 1 4   —   R o c k e t R o c k e t [ 1 8 ]   是 由   C o r e O S   所 启 动 的 项 目 ， 非 常 类 似 于   D o c k e r ， 但 是 修 复 了 一 些   D o c k e r   中 发 现 的 问 题 。 C o r e O S   说 他 们 的 目 的 是 提 供 一 个 比 D o c k e r   更 严 格 的 安 全 性 和 产 品 需 求 。 更 重 要 的 是 ， 它 是 在 一 个 更 加 开 放 的 标 准   A p p   C o n t a i n e r   规 范 上 实 现 的 。 在   R o c k e t   之 外 ， C o r e O S   也 开 发 了 其 它 几 个 可 以 用 于   D o c k e r   和   K u b e r n e t e s 的 容 器 相 关 的 产 品 ， 如 ： C o r e O S   操 作 系 统 [ 1 9 ] 、 e t c d [ 2 0 ]   和   f l a n n e l [ 2 1 ] 。 2 0 1 6   —   W i n d o w s   C o n t a i n e r s 微 软   2 0 1 5   年 也 在   W i n d o w s   S e r v e r   上 为 基 于   W i n d o w s   的 应 用 添 加 了 容 器 支 持 ， 它 称 之 为   W i n d o w s   C o n t a i n e r s [ 2 2 ] 。 它 与   W i n d o w s   S e r v e r   2 0 1 6 一 同 发 布 。 通 过 该 实 现 ，   D o c k e r   可 以 原 生 地 在   W i n d o w s   上 运 行   D o c k e r   容 器 ， 而 不 需 要 启 动 一 个 虚 拟 机 来 运 行   D o c k e r （   W i n d o w s   上 早 期 运 行   D o c k e r   需 要 使 用   L i n u x   虚 拟 机 ） 。 容 器 的 未 来 容 器 的 未 来 截 止 到 今 天 （ 2 0 1 6 年 1 月 ） ， 在 行 业 内 有 一 个 显 著 趋 势 ， 部 署 软 件 应 用 从 虚 拟 机 逐 渐 移 到 了 容 器 。 其 主 要 的 原 因 是 容 器 相 比 于 虚 拟 机 而 言 更 加 灵 活 和 低 消 耗 。 G o o g l e   已 经 使 用 容 器 技 术 好 多 年 了 ， 它 在   B o r g   和   O m e g a [ 2 3 ]   容 器 集 群 管 理 平 台 上 可 以 成 规 模 地 运 行   G o o g l e   应 用 。 更 重 要 的 是 ， G o o g l e   为 容 器 领 域 贡 献 了   c g r o u p s   的 实 现 和 参 与 了   l i b c o n t a i n e r   项 目 。 G o o g l e   也 在 过 去 这 些 年 借 助 容 器 在 性 能 、 资 源 利 用 和 整 体 效 率 方 面 取 得 了 巨 大 收 益 。 最 近 ， 一 直 没 有 操 作 系 统 级 的 虚 拟 化 技 术 的 微 软 ， 也 在   W i n d o w   S e r v e r   上 迅 速 采 取 动 作 实 现 了 对 容 器 的 原 生 支 持 。 D o c k e r   、 R o c k e t   以 及 其 它 的 容 器 平 台 并 不 能 以 一 个 单 一 主 机 运 行 在 产 品 环 境 中 ， 原 因 是 这 样 面 临 着 单 点 故 障 。 当 一 组 容 器 运 行 在 一 个 单 一 宿 主 机 时 ， 如 果 宿 主 机 失 效 ， 所 有 运 行 在 该 宿 主 机 上 的 容 器 也 会 失 效 。 要 避 免 这 个 问 题 ， 应 该 使 用 容 器 宿 主 机 集 群 。 G o o g l e   借 助 其 在   B o r g 中 取 得 的 经 验 ， 开 发 了 一 个 叫 做     K u b e r n e t e s [ 2 4 ]   的 开 源 容 器 集 群 管 理 系 统 。 D o c k e r   也 启 动 了 一 个 叫 做     D o c k e r   S w a r m [ 2 5 ]   的 解 决 方 案 。 目 前
这 些 解 决 方 案 还 都 处 于 相 当 早 期 的 阶 段 ， 也 许 需 要 几 个 月 或 来 年 才 实 现 完 整 的 功 能 集 合 ， 才 能 变 得 稳 定 ， 从 而 广 泛 应 用 于 行 业 内 的 产 品 环 境 中 。 M i c r o s e r v i c e s   微 服 务 [ 2 6 ] 是 另 一 个 突 破 性 技 术 ， 在 软 件 架 构 上 可 以 将 容 器 用 于 部 署 。 微 服 务 并 不 是 一 个 新 东 西 ， 只 是 一 个 相 比 标 准 的   W e b   服 务 超 快 的 轻 量 级   W e b   服 务 。 这 是 通 过 将 功 能 单 元 （ 也 许 是 一 个 单 一 服 务 或   A P I   方 法 ） 打 包 到 一 个 服 务 中 ， 并 内 嵌 其 到 一 个 轻 量 级   W e b   服 务 器 软 件 中 实 现 的 。 通 过 对 上 面 的 介 绍 ， 我 们 可 以 预 测 接 下 来 几 年 ， 容 器 也 许 会 替 代 虚 拟 机 ， 某 些 情 况 下 也 许 会 全 部 取 代 。 去 年 我 为 一 些 企 业 在   P O C   层 面 上 实 现 了 基 于 容 器 的 解 决 方 案 。 也 有 人 想 要 在 产 品 环 境 中 尝 试 它 们 ， 这 一 天 也 许 在 容 器 集 群 管 理 系 统 进 一 步 成 熟 后 很 快 到 来 。 [ 1 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / O p e r a t i n g - s y s t e m - l e v e l _ v i r t u a l i z a t i o n # I M P L E M E N T A T I O N S [ 2 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / C h r o o t [ 3 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / F r e e B S D _ j a i l [ 4 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / L i n u x - V S e r v e r [ 5 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / S o l a r i s _ C o n t a i n e r s [ 6 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / O p e n V Z [ 7 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / C g r o u p s [ 8 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / L X C [ 9 ] :   h t t p s : / / l i n u x c o n t a i n e r s . o r g / l x c / i n t r o d u c t i o n / [ 1 0 ] :   h t t p s : / / d o c s . c l o u d f o u n d r y . o r g / c o n c e p t s / a r c h i t e c t u r e / w a r d e n . h t m l [ 1 1 ] :   h t t p s : / / d o c s . c l o u d f o u n d r y . o r g / c o n c e p t s / a r c h i t e c t u r e / w a r d e n . h t m l [ 1 2 ] :   h t t p : / / b l o g . a l t o r o s . c o m / c l o u d - f o u n d r y - c o n t a i n e r s - w a r d e n - d o c k e r - g a r d e n . h t m l [ 1 3 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / g o o g l e / l m c t f y [ 1 4 ] :   h t t p : / / w w w . l i n u x p l u m b e r s c o n f . o r g / 2 0 1 3 / o c w / / s y s t e m / p r e s e n t a t i o n s / 1 2 3 9 / o r i g i n a l / l m c t f y % 2 0 ( 1 ) . p d f [ 1 5 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / d o c k e r / l i b c o n t a i n e r [ 1 6 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / o p e n c o n t a i n e r s / r u n c / t r e e / m a s t e r / l i b c o n t a i n e r [ 1 7 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / D o c k e r _ ( s o f t w a r e ) [ 1 8 ] :   h t t p s : / / c o r e o s . c o m / b l o g / r o c k e t / [ 1 9 ] :   h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / C o r e O S [ 2 0 ] :   h t t p s : / / c o r e o s . c o m / e t c d / [ 2 1 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / c o r e o s / f l a n n e l [ 2 2 ] :   h t t p s : / / m s d n . m i c r o s o f t . c o m / e n - u s / v i r t u a l i z a t i o n / w i n d o w s c o n t a i n e r s / a b o u t / a b o u t _ o v e r v i e w [ 2 3 ] :   h t t p : / / s t a t i c . g o o g l e u s e r c o n t e n t . c o m / m e d i a / r e s e a r c h . g o o g l e . c o m / e n / / p u b s / a r c h i v e / 4 3 4 3 8 . p d f [ 2 4 ] :   h t t p : / / k u b e r n e t e s . i o / [ 2 5 ] :   h t t p s : / / d o c s . d o c k e r . c o m / s w a r m / [ 2 6 ] :   h t t p : / / m a r t i n f o w l e r . c o m / a r t i c l e s / m i c r o s e r v i c e s . h t m l 推 荐 文 章 推 荐 文 章 I D 点 击 标 题 或 输 入 文 章   I D   直 达 该 文 章 1 4 0 N G I N X   P l u s   现 在 完 全 支 持   H T T P / 2 9 6 9 D o c k e r   的 现 状 与 未 来 1 6 0 4 主 流 搜 索 引 擎 闯 入 L i n u x 命 令 行 世 界 3 4 5 3 提 高   L i n u x   开 发 效 率 的   5   个 工 具
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