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[23546] 2015-01-31_Docker的现状与未来

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2015-01-31_Docker的现状与未来 D o c k e r   的 现 状 与 未 来 L i n u x 中 国   2 0 1 5 - 0 1 - 3 1 D o c k e r   -   迄 今 为 止 发 生 的 那 些 事 情 D o c k e r   是 一 个 专 为   L i n u x   容 器 而 设 计 的 工 具 集 ， 用 于 ‘ 构 建 、 交 付 和 运 行 ’ 分 布 式 应 用 。 它 最 初 是   D o t C l o u d   的 一 个 开 源 项 目 ， 于 2 0 1 3 年 3 月 发 布 。 这 个 项 目 越 来 越 受 欢 迎 ， 以 至 于   D o t C l o u d   公 司 都 更 名 为   D o c k e r   公 司 （ 并 最 终 出 售 了 原 有 的   P a a S   业 务 ) 。 D o c k e r   1 . 0 是 在 2 0 1 4 年 6 月 发 布 的 ， 而 且 延 续 了 之 前 每 月 更 新 一 个 版 本 的 传 统 。 D o c k e r   1 . 0 版 本 的 发 布 标 志 着   D o c k e r   公 司 认 为 该 平 台 已 经 充 分 成 熟 ， 足 以 用 于 生 产 环 境 中 （ 由 该 公 司 与 合 作 伙 伴 提 供 付 费 支 持 选 择 ） 。 每 个 月 发 布 的 更 新 表 明 该 项 目 正 在 迅 速 发 展 ， 比 如 增 添 一 些 新 特 性 、 解 决 一 些 他 们 发 现 的 问 题 。 该 项 目 已 经 成 功 地 分 离 了 ‘ 运 行 ’ 和 ‘ 交 付 ’ 两 件 事 ， 所 以 来 自 任 何 版 本 的   D o c k e r   镜 像 源 都 可 以 与 其 它 版 本 共 同 使 用 （ 具 备 向 前 和 向 后 兼 容 的 特 性 ） ， 这 为   D o c k e r   应 对 快 速 变 化 提 供 了 稳 定 的 保 障 。 D o c k e r   之 所 以 能 够 成 为 最 受 欢 迎 的 开 源 项 目 之 一 可 能 会 被 很 多 人 看 做 是 炒 作 ， 但 是 也 是 由 其 坚 实 的 基 础 所 决 定 的 。 D o c k e r   的 影 响 力 已 经 得 到 整 个 行 业 许 多 大 企 业 的 支 持 ， 包 括 亚 马 逊 ,   C a n o n i c a l   公 司 ,   C e n t u r y L i n k ,   谷 歌 ,   I B M ,   微 软 ,   N e w   R e l i c ,   P i v o t a l ,   红 帽 和   V M w a r e 。 这 使 得 只 要 有   L i n u x   的 地 方 ， D o c k e r   就 可 以 无 处 不 在 。 除 了 这 些 鼎 鼎 有 名 的 大 公 司 以 外 ， 许 多 初 创 公 司 也 在 围 绕 着   D o c k e r   发 展 ， 或 者 改 变 他 们 的 发 展 方 向 来 与   D o c k e r   更 好 地 结 合 起 来 。 这 些 合 作 伙 伴 们 （ 无 论 大 或 小 ） 都 将 帮 助 推 动   D o c k e r   核 心 项 目 及 其 周 边 生 态 环 境 的 快 速 发 展 。
D o c k e r   技 术 简 要 综 述 D o c k e r   利 用   L i n u x   的 一 些 内 核 机 制 例 如   c G r o u p s 、 命 名 空 间 和   S E l i n u x   来 实 现 容 器 之 间 的 隔 离 。 起 初   D o c k e r   只 是   L X C   容 器 管 理 器 子 系 统 的 前 端 ， 但 是 在   0 . 9   版 本 中 引 入 了   l i b c o n t a i n e r ， 这 是 一 个 原 生 的   g o   语 言 库 ， 提 供 了 用 户 空 间 和 内 核 之 间 的 接 口 。 容 器 是 基 于   A U F S   这 样 的 联 合 文 件 系 统 的 ， 它 允 许 跨 多 个 容 器 共 享 组 件 ， 如 操 作 系 统 镜 像 和 已 安 装 的 相 关 库 。 这 种 文 件 系 统 的 分 层 方 法 也 被 D o c k e r f i l e   的   D e v O p s   工 具 所 利 用 ， 这 些 工 具 能 够 缓 存 成 功 完 成 的 操 作 。 这 就 省 下 了 安 装 操 作 系 统 和 相 关 应 用 程 序 依 赖 包 的 时 间 ， 极 大 地 加 速 测 试 周 期 。 另 外 ， 在 容 器 之 间 的 共 享 库 也 能 够 减 少 内 存 的 占 用 。 一 个 容 器 是 从 一 个 镜 像 开 始 运 行 的 ， 它 可 以 来 自 本 地 创 建 ， 本 地 缓 存 ， 或 者 从 一 个 注 册 库 （ r e g i s t r y ） 下 载 。 D o c k e r   公 司 运 营 的 D o c k e r   H u b 公 有 注 册 库 ， 为 各 种 操 作 系 统 、 中 间 件 和 数 据 库 提 供 了 官 方 仓 库 存 储 。 各 个 组 织 和 个 人 都 可 以 在   d o c k e r   H u b   上 发 布 的 镜 像 的 公 有 库 ， 也 可 以 注 册 成 私 有 仓 库 。 由 于 上 传 的 镜 像 可 以 包 含 几 乎 任 何 内 容 ， 所 以   D o c k e r   提 供 了 一 种 自 动 构 建 工 具 （ 以 往 称 为 “ 可 信 构 建 ” ） ， 镜 像 可 以 从 一 种 称 之 为   D o c k e r f i l e   的 镜 像 内 容 清 单 构 建 而 成 。 容 器   v s .   虚 拟 机 容 器 会 比 虚 拟 机 更 高 效 ， 因 为 它 们 能 够 分 享 一 个 内 核 和 分 享 应 用 程 序 库 。 相 比 虚 拟 机 系 统 ， 这 也 将 使 得   D o c k e r   使 用 的 内 存 更 小 ， 即 便 虚 拟 机 利 用 了 内 存 超 量 使 用 的 技 术 。 部 署 容 器 时 共 享 底 层 的 镜 像 层 也 可 以 减 少 存 储 占 用 。 I B M   的   B o d e n   R u s s e l   已 经 做 了 一 些 基 准 测 试 来 说 明 两 者 之 间 的 不 同 。 相 比 虚 拟 机 系 统 ， 容 器 具 有 较 低 系 统 开 销 的 优 势 ， 所 以 在 容 器 中 ， 应 用 程 序 的 运 行 效 率 将 会 等 效 于 在 同 样 的 应 用 程 序 在 虚 拟 机 中 运 行 ， 甚 至 效 果 更 佳 。 I B M   的 一 个 研 究 团 队 已 经 发 表 了 一 本 名 为 [ 虚 拟 机 与   L i n u x   容 器 的 性 能 比 较 ] 的 文 章 1 1 。 容 器 只 是 在 隔 离 特 性 上 要 比 虚 拟 机 逊 色 。 虚 拟 机 可 以 利 用 如   I n t e l   的   V T - d   和   V T - x   技 术 的   r i n g - 1   硬 件 隔 离 技 术 。 这 种 隔 离 可 以 防 止 虚 拟 机 突 破 和 彼 此 交 互 。 而 容 器 至 今 还 没 有 任 何 形 式 的 硬 件 隔 离 ， 这 使 它 容 易 受 到 攻 击 。 一 个 称 为   S h o c k e r   的 概 念 攻 击 验 证 表 明 ， 在   D o c k e r   1 . 0   之 前 的 版 本 是 存 在 这 种 脆 弱 性 的 。 尽 管   D o c k e r   1 . 0   修 复 了 许 多 由   S h o c k e r   漏 洞 带 来 的 较 为 严 重 的 问 题 ， D o c k e r   的   C T O   S o l o m o n   H y k e s   仍 然 说 ， “ 当 我 们 可 以 放 心 宣 称   D o c k e r   的 开 箱 即 用 是 安 全 的 ， 即 便 是 不 可 信 的   u i d 0   程 序 （ 超 级 用 户 权 限 程 序 ） ， 我 们 将 会 很 明 确 地 告 诉 大 家 。 ” H y k e s   的 声 明 承 认 ， 其 漏 洞 及 相 关 的 风 险 依 旧 存 在 ， 所 以 在 容 器 成 为 受 信 任 的 工 具 之 前 将 有 更 多 的 工 作 要 做 。 对 于 许 多 用 户 案 例 而 言 ， 在 容 器 和 虚 拟 机 之 间 二 者 选 择 其 一 是 种 错 误 的 二 分 法 。 D o c k e r   同 样 可 以 在 虚 拟 机 中 工 作 的 很 好 ， 这 让 它 可 以 用 在 现 有 的 虚 拟 基 础 措 施 、 私 有 云 或 者 公 有 云 中 。 同 样 也 可 以 在 容 器 里 跑 虚 拟 机 ， 这 也 类 似 于 谷 歌 在 其 云 平 台 的 使 用 方 式 。 像   I a a S   服 务 这 样 普 遍 可 用 的 基 础 设 施 ， 能 够 即 时 提 供 所 需 的 虚 拟 机 ， 可 以 预 期 容 器 与 虚 拟 机 一 起 使 用 的 情 景 将 会 在 数 年 后 出 现 。 容 器 管 理 和 虚 拟 机 技 术 也 有 可 能 被 集 成 到 一 起 提 供 一 个 两 全 其 美 的 方 案 ； 这 样 ， 一 个 硬 件 信 任 锚 微 虚 拟 化 所 支 撑 的   l i b c o n t a i n e r   容 器 ， 可 与 前 端   D o c k e r   工 具 链 和 生 态 系 统 整 合 ， 而 使 用 提 供 更 好 隔 离 性 的 不 同 后 端 。 微 虚 拟 化 （ 例 如   B r o m i u m   的   v S e n t r y   和   V M w a r e   的 P r o j e c t   F a r g o ) 已 经 用 于 在 桌 面 环 境 中 以 提 供 基 于 硬 件 的 应 用 程 序 隔 离 ， 所 以 类 似 的 方 法 也 可 以 用 于   l i b c o n t a i n e r ， 作 为   L i n u x 内 核 中 的 容 器 机 制 的 替 代 技 术 。 ‘ 容 器 化 ’   的 应 用 程 序 几 乎 所 有   L i n u x   应 用 程 序 都 可 以 在   D o c k e r   容 器 中 运 行 ， 并 没 有 编 程 语 言 或 框 架 的 限 制 。 唯 一 的 实 际 限 制 是 以 操 作 系 统 的 角 度 来 允 许 容 器 做 什 么 。 即 使 如 此 ， 也 可 以 在 特 权 模 式 下 运 行 容 器 ， 从 而 大 大 减 少 了 限 制 （ 与 之 对 应 的 是 容 器 中 的 应 用 程 序 的 风 险 增 加 ， 可 能 导 致 损 坏 主 机 操 作 系 统 ） 。 容 器 都 是 从 镜 像 开 始 运 行 的 ， 而 镜 像 也 可 以 从 运 行 中 的 容 器 获 取 。 本 质 上 说 ， 有 两 种 方 法 可 以 将 应 用 程 序 放 到 容 器 中 ， 分 别 是 手 动 构 建 和 D o c k e r f i l e 。 手 动 构 建
手 动 构 建 从 启 动 一 个 基 础 的 操 作 系 统 镜 像 开 始 ， 然 后 在 交 互 式 终 端 中 用 你 所 选 的   L i n u x   提 供 的 包 管 理 器 安 装 应 用 程 序 及 其 依 赖 项 。 Z e f   H e m e l 在 ‘ 使 用   L i n u x   容 器 来 支 持 便 携 式 应 用 程 序 部 署 ’ 的 文 章 中 讲 述 了 他 部 署 的 过 程 。 一 旦 应 用 程 序 被 安 装 之 后 ， 容 器 就 可 以 被 推 送 至 注 册 库 （ 例 如 D o c k e r   H u b ） 或 者 导 出 为 一 个 t a r 文 件 。 D o c k e r f i l e D o c k e r f i l e   是 一 个 用 于 构 建   D o c k e r   容 器 的 脚 本 化 系 统 。 每 一 个   D o c k e r f i l e   定 义 了 开 始 的 基 础 镜 像 ， 以 及 一 系 列 在 容 器 中 运 行 的 命 令 或 者 一 些 被 添 加 到 容 器 中 的 文 件 。 D o c k e r f i l e   也 可 以 指 定 对 外 的 端 口 和 当 前 工 作 目 录 ， 以 及 容 器 启 动 时 默 认 执 行 的 命 令 。 用   D o c k e r f i l e   构 建 的 容 器 可 以 像 手 工 构 建 的 镜 像 一 样 推 送 或 导 出 。 D o c k e r f i l e   也 可 以 用 于   D o c k e r   H u b   的 自 动 构 建 系 统 ， 即 在   D o c k e r   公 司 的 控 制 下 从 头 构 建 ， 并 且 该 镜 像 的 源 代 码 是 任 何 需 要 使 用 它 的 人 可 见 的 。 单 进 程 ? 无 论 镜 像 是 手 动 构 建 还 是 通 过   D o c k e r f i l e   构 建 ， 有 一 个 要 考 虑 的 关 键 因 素 是 当 容 器 启 动 时 仅 启 动 一 个 进 程 。 对 于 一 个 单 一 用 途 的 容 器 ， 例 如 运 行 一 个 应 用 服 务 器 ， 运 行 一 个 单 一 的 进 程 不 是 一 个 问 题 （ 有 些 关 于 容 器 应 该 只 有 一 个 单 独 的 进 程 的 争 议 ） 。 对 于 一 些 容 器 需 要 启 动 多 个 进 程 的 情 况 ， 必 须 先 启 动   s u p e r v i s o r   进 程 ， 才 能 生 成 其 它 内 部 所 需 的 进 程 。 由 于 容 器 内 没 有 初 始 化 系 统 ， 所 以 任 何 依 赖 于   s y s t e m d 、 u p s t a r t   或 类 似 初 始 化 系 统 的 东 西 不 修 改 是 无 法 工 作 的 。 容 器 和 微 服 务 全 面 介 绍 使 用 微 服 务 结 构 体 系 的 原 理 和 好 处 已 经 超 出 了 这 篇 文 章 的 范 畴 （ 在   I n f o Q   e M a g :   M i c r o s e r v i c e s   有 全 面 阐 述 ） 。 然 而 容 器 是 绑 定 和 部 署 微 服 务 实 例 的 捷 径 。 大 规 模 微 服 务 部 署 的 多 数 案 例 都 是 部 署 在 虚 拟 机 上 ， 容 器 只 是 用 于 较 小 规 模 的 部 署 上 。 容 器 具 有 共 享 操 作 系 统 和 公 用 库 的 的 内 存 和 硬 盘 存 储 的 能 力 ， 这 也 意 味 着 它 可 以 非 常 有 效 的 并 行 部 署 多 个 版 本 的 服 务 。 连 接 容 器 一 些 小 的 应 用 程 序 适 合 放 在 单 独 的 容 器 中 ， 但 在 许 多 案 例 中 应 用 程 序 需 要 分 布 在 多 个 容 器 中 。 D o c k e r   的 成 功 包 括 催 生 了 一 连 串 新 的 应 用 程 序 组 合 工 具 、 编 制 工 具 及 平 台 作 为 服 务 ( P a a S ) 的 实 现 。 在 这 些 努 力 的 背 后 ， 是 希 望 简 化 从 一 组 相 互 连 接 的 容 器 来 创 建 应 用 的 过 程 。 很 多 工 具 也 在 扩 展 、 容 错 、 性 能 管 理 以 及 对 已 部 署 资 产 进 行 版 本 控 制 方 面 提 供 了 帮 助 。 连 通 性 D o c k e r   的 网 络 功 能 是 相 当 原 始 的 。 在 同 一 主 机 ， 容 器 内 的 服 务 可 以 互 相 访 问 ， 而 且   D o c k e r   也 可 以 通 过 端 口 映 射 到 主 机 操 作 系 统 ， 使 服 务 可 以 通 过 网 络 访 问 。 官 方 支 持 的 提 供 连 接 能 力 的 库 叫 做   l i b c h a n ， 这 是 一 个 提 供 给   G o   语 言 的 网 络 服 务 库 ， 类 似 于 c h a n n e l s 。 在   l i b c h a n   找 到 进 入 应 用 的 方 法 之 前 ， 第 三 方 应 用 仍 然 有 很 大 空 间 可 提 供 配 套 的 网 络 服 务 。 例 如 ， F l o c k e r   已 经 采 取 了 基 于 代 理 的 方 法 使 服 务 实 现 跨 主 机 （ 以 及 底 层 存 储 ） 的 移 植 。 合 成 D o c k e r   本 身 拥 有 把 容 器 连 接 在 一 起 的 机 制 ， 与 元 数 据 相 关 的 依 赖 项 可 以 被 传 递 到 相 依 赖 的 容 器 中 ， 并 用 于 环 境 变 量 和 主 机 入 口 。 如 F i g   和 g e a r d   这 样 的 应 用 合 成 工 具 可 以 在 单 一 文 件 中 展 示 出 这 种 依 赖 关 系 图 ， 这 样 多 个 容 器 就 可 以 汇 聚 成 一 个 连 贯 的 系 统 。 C e n t u r y L i n k   公 司 的 P a n a m a x   合 成 工 具 类 似   F i g   和   g e a r d   的 底 层 实 现 方 法 ， 但 新 增 了 一 些 基 于   w e b   的 用 户 接 口 ， 并 直 接 与   G i t H u b   相 结 合 ， 以 便 于 应 用 程 序 分 享 。 编 制 像   D e c k i n g 、 N e w   R e l i c   公 司 的   C e n t u r i o n   和 谷 歌 公 司 的   K u b e r n e t e s   这 样 的 编 制 系 统 都 是 旨 在 协 助 容 器 的 部 署 和 管 理 其 生 命 周 期 系 统 。 也 有 许 多   A p a c h e   M e s o s   （ 特 别 是   [ M a r a t h o n （ 马 拉 松 式 ） 持 续 运 行 很 久 的 框 架 ] ） 的 案 例 （ 例 如 M e s o s p h e r e ） 已 经 被 用 于 配 合   D o c k e r   一 起 使 用 。 通
过 为 应 用 程 序 与 底 层 基 础 架 构 之 间 （ 例 如 传 递   C P U   核 数 和 内 存 的 需 求 ） 提 供 一 个 抽 象 的 模 型 ， 编 制 工 具 提 供 了 两 者 的 解 耦 ， 简 化 了 应 用 程 序 开 发 和 数 据 中 心 操 作 。 有 很 多 各 种 各 样 的 编 制 系 统 ， 因 为 许 多 来 自 内 部 系 统 的 以 前 开 发 的 用 于 大 规 模 容 器 部 署 的 工 具 浮 现 出 来 了 ； 如 K u b e r n e t e s   是 基 于 谷 歌 的   O m e g a   系 统 的 ， O m e g a   是 用 于 管 理 遍 布 谷 歌 云 环 境 中 容 器 的 系 统 。 虽 然 从 某 种 程 度 上 来 说 合 成 工 具 和 编 制 工 具 的 功 能 存 在 重 叠 ， 但 这 也 是 它 们 之 间 互 补 的 一 种 方 式 。 例 如   F i g   可 以 被 用 于 描 述 容 器 间 如 何 实 现 功 能 交 互 ， 而   K u b e r n e t e s   p o d s （ 容 器 组 ） 可 用 于 提 供 监 控 和 扩 展 。 平 台 （ 即 服 务 ） 有 一 些   D o c k e r   原 生 的   P a a S   服 务 实 现 ， 例 如   D e i s   和   F l y n n   已 经 显 现 出   L i n u x   容 器 在 开 发 上 的 的 灵 活 性 （ 而 不 是 那 些 “ 自 以 为 是 ” 的 给 出 一 套 语 言 和 框 架 ） 。 其 它 平 台 ， 例 如   C l o u d F o u n d r y 、 O p e n S h i f t   和   A p c e r a   C o n t i n u u m   都 已 经 采 取 将   D o c k e r   基 础 功 能 融 入 其 现 有 的 系 统 的 技 术 路 线 ， 这 样 基 于   D o c k e r   镜 像 （ 或 者 基 于   D o c k e r f i l e ） 的 应 用 程 序 也 可 以 与 之 前 用 支 持 的 语 言 和 框 架 的 开 发 的 应 用 一 同 部 署 和 管 理 。 阅 读 原 文
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