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[24478] 2015-11-20_一位开发者的Linux容器之旅

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2015-11-20_一位开发者的Linux容器之旅 一 位 开 发 者 的   L i n u x   容 器 之 旅 L i n u x 中 国   2 0 1 5 - 1 1 - 2 0 我 告 诉 你 一 个 秘 密 ： 使 得 我 的 应 用 程 序 进 入 到 全 世 界 的   D e v O p s   云 计 算 之 类 的 东 西 对 我 来 说 仍 然 有 一 点 神 秘 。 但 随 着 时 间 流 逝 ， 我 意 识 到 理 解 大 规 模 的 机 器 增 减 和 应 用 程 序 部 署 的 来 龙 去 脉 对 一 个 开 发 者 来 说 是 非 常 重 要 的 知 识 。 这 类 似 于 成 为 一 个 专 业 的 音 乐 家 ， 当 然 你 肯 定 需 要 知 道 如 何 使 用 你 的 乐 器 ， 但 是 ， 如 果 你 不 知 道 一 个 录 音 棚 是 如 何 工 作 的 ， 或 者 如 何 适 应 一 个 交 响 乐 团 ， 那 么 你 在 这 样 的 环 境 中 工 作 会 变 得 非 常 困 难 。 在 软 件 开 发 的 世 界 里 ， 使 你 的 代 码 进 入 我 们 的 更 大 的 世 界 如 同 把 它 编 写 出 来 一 样 重 要 。 D e v O p s   重 要 ， 而 且 是 很 重 要 。 因 此 ， 为 了 弥 合 D e v 开 发 和 O p s 部 署 之 间 的 空 隙 ， 我 会 从 头 开 始 介 绍 容 器 技 术 。 为 什 么 是 容 器 ？ 因 为 有 强 力 的 证 据 表 明 ， 容 器 是 机 器 抽 象 的 下 一 步 ： 使 计 算 机 成 为 场 所 而 不 再 是 一 个 东 西 。 理 解 容 器 是 我 们 共 同 的 旅 程 。
在 这 篇 文 章 中 ， 我 会 介 绍 c o n t a i n e r i z a t i o n 容 器 化 背 后 的 概 念 。 包 括 容 器 和 虚 拟 机 的 区 别 ， 以 及 容 器 构 建 背 后 的 逻 辑 以 及 它 是 如 何 适 应 应 用 程 序 架 构 的 。 我 会 探 讨 轻 量 级 的   L i n u x   操 作 系 统 是 如 何 适 应 容 器 生 态 系 统 。 我 还 会 讨 论 使 用 镜 像 创 建 可 重 用 的 容 器 。 最 后 我 会 介 绍 容 器 集 群 如 何 使 你 的 应 用 程 序 可 以 快 速 扩 展 。 在 后 面 的 文 章 中 ， 我 会 一 步 一 步 向 你 介 绍 容 器 化 一 个 示 例 应 用 程 序 的 过 程 ， 以 及 如 何 为 你 的 应 用 程 序 容 器 创 建 一 个 托 管 集 群 。 同 时 ， 我 会 向 你 展 示 如 何 使 用   D e i s   将 你 的 示 例 应 用 程 序 部 署 到 你 本 地 系 统 以 及 多 种 云 供 应 商 的 虚 拟 机 上 。 让 我 们 开 始 吧 。 虚 拟 机 的 好 处 为 了 理 解 容 器 如 何 适 应 事 物 发 展 ， 你 首 先 要 了 解 容 器 的 前 任 ： 虚 拟 机 。 v i r t u a l   m a c h i n e （ V M ） 虚 拟 机 是 运 行 在 物 理 宿 主 机 上 的 软 件 抽 象 。 配 置 一 个 虚 拟 机 就 像 是 购 买 一 台 计 算 机 ： 你 需 要 定 义 你 想 要 的   C P U   数 目 、 R A M   和 磁 盘 存 储 容 量 。 配 置 好 了 机 器 后 ， 你 为 它 加 载 操 作 系 统 ， 以 及 你 想 让 虚 拟 机 支 持 的 任 何 服 务 器 或 者 应 用 程 序 。 虚 拟 机 允 许 你 在 一 台 硬 件 主 机 上 运 行 多 个 模 拟 计 算 机 。 这 是 一 个 简 单 的 示 意 图 ： 虚 拟 机 可 以 让 你 能 充 分 利 用 你 的 硬 件 资 源 。 你 可 以 购 买 一 台 巨 大 的 、 轰 隆 作 响 的 机 器 ， 然 后 在 上 面 运 行 多 个 虚 拟 机 。 你 可 以 有 一 个 数 据 库 虚 拟 机 以 及 很 多 运 行 相 同 版 本 的 定 制 应 用 程 序 的 虚 拟 机 所 构 成 的 集 群 。 你 可 以 在 有 限 的 硬 件 资 源 获 得 很 多 的 扩 展 能 力 。 如 果 你 觉 得 你 需 要 更 多 的 虚 拟 机 而 且 你 的 宿 主 硬 件 还 有 容 量 ， 你 可 以 添 加 任 何 你 需 要 的 虚 拟 机 。 或 者 ， 如 果 你 不 再 需 要 一 个 虚 拟 机 ， 你 可 以 关 闭 该 虚 拟 机 并 删 除 虚 拟 机 镜 像 。 虚 拟 机 的 局 限 但 是 ， 虚 拟 机 确 实 有 局 限 。 如 上 面 所 示 ， 假 如 你 在 一 个 主 机 上 创 建 了 三 个 虚 拟 机 。 主 机 有   1 2   个   C P U ， 4 8   G B   内 存 和   3 T B   的 存 储 空 间 。 每 个 虚 拟 机 配 置 为 有   4   个 C P U ， 1 6   G B   内 存 和   1 T B   存 储 空 间 。 到 现 在 为 止 ， 一 切 都 还 好 。 主 机 有 这 个 容 量 。 但 这 里 有 个 缺 陷 。 所 有 分 配 给 一 个 虚 拟 机 的 资 源 ， 无 论 是 什 么 ， 都 是 专 有 的 。 每 台 机 器 都 分 配 了   1 6   G B   的 内 存 。 但 是 ， 如 果 第 一 个 虚 拟 机 永
不 会 使 用 超 过   1 G B   分 配 的 内 存 ， 剩 余 的   1 5   G B   就 会 被 浪 费 在 那 里 。 如 果 第 三 个 虚 拟 机 只 使 用 分 配 的   1 T B   存 储 空 间 中 的   1 0 0 G B ， 其 余 的 9 0 0 G B   就 成 为 浪 费 空 间 。 这 里 没 有 资 源 的 流 动 。 每 台 虚 拟 机 拥 有 分 配 给 它 的 所 有 资 源 。 因 此 ， 在 某 种 方 式 上 我 们 又 回 到 了 虚 拟 机 之 前 ， 把 大 部 分 金 钱 花 费 在 未 使 用 的 资 源 上 。 虚 拟 机 还 有 另 一 个 缺 陷 。 让 它 们 跑 起 来 需 要 很 长 时 间 。 如 果 你 处 于 基 础 设 施 需 要 快 速 增 长 的 情 形 ， 即 使 增 加 虚 拟 机 是 自 动 的 ， 你 仍 然 会 发 现 你 的 很 多 时 间 都 浪 费 在 等 待 机 器 上 线 。 来 到 ： 容 器 概 念 上 来 说 ， 容 器 是 一 个   L i n u x   进 程 ， L i n u x   认 为 它 只 是 一 个 运 行 中 的 进 程 。 该 进 程 只 知 道 它 被 告 知 的 东 西 。 另 外 ， 在 容 器 化 方 面 ， 该 容 器 进 程 也 分 配 了 它 自 己 的   I P   地 址 。 这 点 很 重 要 ， 重 要 的 事 情 讲 三 遍 ， 这 是 第 二 遍 。 在 容 器 化 方 面 ， 容 器 进 程 有 它 自 己 的 在 容 器 化 方 面 ， 容 器 进 程 有 它 自 己 的   I P   地 址 。 地 址 。 一 旦 给 予 了 一 个   I P   地 址 ， 该 进 程 就 是 宿 主 网 络 中 可 识 别 的 资 源 。 然 后 ， 你 可 以 在 容 器 管 理 器 上 运 行 命 令 ， 使 容 器   I P   映 射 到 主 机 中 能 访 问 公 网 的 I P   地 址 。 建 立 了 该 映 射 ， 无 论 出 于 什 么 意 图 和 目 的 ， 容 器 就 是 网 络 上 一 个 可 访 问 的 独 立 机 器 ， 从 概 念 上 类 似 于 虚 拟 机 。 这 是 第 三 遍 ， 容 器 是 拥 有 不 同   I P   地 址 从 而 使 其 成 为 网 络 上 可 识 别 的 独 立   L i n u x   进 程 。 下 面 是 一 个 示 意 图 ： 容 器 / 进 程 以 动 态 、 合 作 的 方 式 共 享 主 机 上 的 资 源 。 如 果 容 器 只 需 要   1 G B   内 存 ， 它 就 只 会 使 用   1 G B 。 如 果 它 需 要   4 G B ， 就 会 使 用   4 G B 。 C P U 和 存 储 空 间 利 用 也 是 如 此 。 C P U 、 内 存 和 存 储 空 间 的 分 配 是 动 态 的 ， 和 典 型 虚 拟 机 的 静 态 方 式 不 同 。 所 有 这 些 资 源 的 共 享 都 由 容 器 管 理 器 来 管 理 。 最 后 ， 容 器 能 非 常 快 速 地 启 动 。 因 此 ， 容 器 的 好 处 是 ： 你 获 得 了 虚 拟 机 独 立 和 封 装 的 好 处 ， 而 抛 弃 了 静 态 资 源 专 有 的 缺 陷 你 获 得 了 虚 拟 机 独 立 和 封 装 的 好 处 ， 而 抛 弃 了 静 态 资 源 专 有 的 缺 陷 。 另 外 ， 由 于 容 器 能 快 速 加 载 到 内 存 ， 在 扩 展 到 多 个 容 器 时 你 能 获 得 更 好 的 性 能 。 容 器 托 管 、 配 置 和 管 理 托 管 容 器 的 计 算 机 运 行 着 被 剥 离 的 只 剩 下 主 要 部 分 的 某 个   L i n u x   版 本 。 现 在 ， 宿 主 计 算 机 流 行 的 底 层 操 作 系 统 是 之 前 提 到 的 C o r e O S 。 当 然 还 有 其 它 ， 例 如   R e d   H a t   A t o m i c   H o s t   和   U b u n t u   S n a p p y 。
该   L i n u x   操 作 系 统 被 所 有 容 器 所 共 享 ， 减 少 了 容 器 足 迹 的 重 复 和 冗 余 。 每 个 容 器 只 包 括 该 容 器 特 有 的 部 分 。 下 面 是 一 个 示 意 图 ： 你 可 以 用 它 所 需 的 组 件 来 配 置 容 器 。 一 个 容 器 组 件 被 称 为 l a y e r 层 。 层 是 一 个 容 器 镜 像 ， （ 你 会 在 后 面 的 部 分 看 到 更 多 关 于 容 器 镜 像 的 介 绍 ） 。 你 从 一 个 基 本 层 开 始 ， 这 通 常 是 你 想 在 容 器 中 使 用 的 操 作 系 统 。 （ 容 器 管 理 器 只 提 供 你 所 要 的 操 作 系 统 在 宿 主 操 作 系 统 中 不 存 在 的 部 分 。 ） 当 你 构 建 你 的 容 器 配 置 时 ， 你 需 要 添 加 层 ， 例 如 你 想 要 添 加 网 络 服 务 器 时 这 个 层 就 是   A p a c h e ， 如 果 容 器 要 运 行 脚 本 ， 则 需 要 添 加   P H P   或 P y t h o n   运 行 时 环 境 。 分 层 非 常 灵 活 。 如 果 应 用 程 序 或 者 服 务 容 器 需 要   P H P   5 . 2   版 本 ， 你 相 应 地 配 置 该 容 器 即 可 。 如 果 你 有 另 一 个 应 用 程 序 或 者 服 务 需 要   P H P   5 . 6 版 本 ， 没 问 题 ， 你 可 以 使 用   P H P   5 . 6   配 置 该 容 器 。 不 像 虚 拟 机 ， 更 改 一 个 版 本 的 运 行 时 依 赖 时 你 需 要 经 过 大 量 的 配 置 和 安 装 过 程 ； 对 于 容 器 你 只 需 要 在 容 器 配 置 文 件 中 重 新 定 义 层 。 所 有 上 面 描 述 的 容 器 的 各 种 功 能 都 由 一 个 称 为 c o n t a i n e r   m a n a g e r 容 器 管 理 器 的 软 件 控 制 。 现 在 ， 最 流 行 的 容 器 管 理 器 是   D o c k e r   和   R o c k e t 。 上 面 的 示 意 图 展 示 了 容 器 管 理 器 是   D o c k e r ， 宿 主 操 作 系 统 是   C e n t O S   的 主 机 情 景 。 容 器 由 镜 像 构 成 当 你 需 要 将 我 们 的 应 用 程 序 构 建 到 容 器 时 ， 你 就 要 编 译 镜 像 。 镜 像 代 表 了 你 的 容 器 需 要 完 成 其 工 作 的 容 器 模 板 。 （ 容 器 里 可 以 在 容 器 里 面 ， 如 下 图 ） 。 镜 像 存 储 在 r e g i s t r y 注 册 库 中 ， 注 册 库 通 过 网 络 访 问 。 从 概 念 上 讲 ， 注 册 库 类 似 于 一 个 使 用   J a v a   的 人 眼 中 的   M a v e n   仓 库 、 使 用   . N E T   的 人 眼 中 的   N u G e t   服 务 器 。 你 会 创 建 一 个 列 出 了 你 应 用 程 序 所 需 镜 像 的 容 器 配 置 文 件 。 然 后 你 使 用 容 器 管 理 器 创 建 一 个 包 括 了 你 的 应 用 程 序 代 码 以 及 从 容 器 注 册 库 中 下 载 的 部 分 资 源 。 例 如 ， 如 果 你 的 应 用 程 序 包 括 了 一 些   P H P   文 件 ， 你 的 容 器 配 置 文 件 会 声 明 你 会 从 注 册 库 中 获 取   P H P   运 行 时 环 境 。 另 外 ， 你 还 要 使 用 容 器 配 置 文 件 声 明 需 要 复 制 到 容 器 文 件 系 统 中 的   . p h p   文 件 。 容 器 管 理 器 会 封 装 你 应 用 程 序 的 所 有 东 西 为 一 个 独 立 容 器 ， 该 容 器 将 会 在 容 器 管 理 器 的 管 理 下 运 行 在 宿 主 计 算 机 上 。
这 是 一 个 容 器 创 建 背 后 概 念 的 示 意 图 ： 让 我 们 仔 细 看 看 这 个 示 意 图 。 （ 1 ） 代 表 一 个 定 义 了 你 容 器 所 需 东 西 以 及 你 容 器 如 何 构 建 的 容 器 配 置 文 件 。 当 你 在 主 机 上 运 行 容 器 时 ， 容 器 管 理 器 会 读 取 该 配 置 文 件 ， 从 云 上 的 注 册 库 中 获 取 你 需 要 的 容 器 镜 像 ， （ 2 ） 将 镜 像 作 为 层 添 加 到 你 的 容 器 中 。 另 外 ， 如 果 组 成 镜 像 需 要 其 它 镜 像 ， 容 器 管 理 器 也 会 获 取 这 些 镜 像 并 把 它 们 作 为 层 添 加 进 来 。 （ 3 ） 容 器 管 理 器 会 将 需 要 的 文 件 复 制 到 容 器 中 。 如 果 你 使 用 了 p r o v i s i o n i n g 配 置 服 务 ， 例 如   D e i s ， 你 刚 刚 创 建 的 应 用 程 序 容 器 做 成 镜 像 ， （ 4 ） 配 置 服 务 会 将 它 部 署 到 你 选 择 的 云 供 应 商 上 ， 比 如 类 似 A W S   和   R a c k s p a c e   云 供 应 商 。 集 群 中 的 容 器
好 了 。 这 里 有 一 个 很 好 的 例 子 说 明 了 容 器 比 虚 拟 机 提 供 了 更 好 的 配 置 灵 活 性 和 资 源 利 用 率 。 但 是 ， 这 并 不 是 全 部 。 容 器 真 正 的 灵 活 是 在 集 群 中 。 记 住 ， 每 个 容 器 有 一 个 独 立 的   I P   地 址 。 因 此 ， 能 把 它 放 到 负 载 均 衡 器 后 面 。 将 容 器 放 到 负 载 均 衡 器 后 面 ， 这 就 上 升 了 一 个 层 面 。 你 可 以 在 一 个 负 载 均 衡 容 器 后 运 行 容 器 集 群 以 获 得 更 高 的 性 能 和 高 可 用 计 算 。 这 是 一 个 例 子 ： 假 如 你 开 发 了 一 个 资 源 密 集 型 的 应 用 程 序 ， 例 如 图 片 处 理 。 使 用 类 似   D e i s   的 容 器 配 置 技 术 ， 你 可 以 创 建 一 个 包 括 了 你 图 片 处 理 程 序 以 及 你 图 片 处 理 程 序 需 要 的 所 有 资 源 的 容 器 镜 像 。 然 后 ， 你 可 以 部 署 一 个 或 多 个 容 器 镜 像 到 主 机 上 的 负 载 均 衡 器 下 。 一 旦 创 建 了 容 器 镜 像 ， 你 可 以 随 时 使 用 它 。 当 系 统 繁 忙 时 可 以 添 加 更 多 的 容 器 实 例 来 满 足 手 中 的 工 作 。 这 里 还 有 更 多 好 消 息 。 每 次 添 加 实 例 到 环 境 中 时 ， 你 不 需 要 手 动 配 置 负 载 均 衡 器 以 便 接 受 你 的 容 器 镜 像 。 你 可 以 使 用 服 务 发 现 技 术 让 容 器 告 知 均 衡 器 它 可 用 。 然 后 ， 一 旦 获 知 ， 均 衡 器 就 会 将 流 量 分 发 到 新 的 结 点 。 全 部 放 在 一 起 容 器 技 术 完 善 了 虚 拟 机 缺 失 的 部 分 。 类 似   C o r e O S 、 R H E L   A t o m i c 、 和   U b u n t u   的   S n a p p y   宿 主 操 作 系 统 ， 和 类 似   D o c k e r   和   R o c k e t   的 容 器 管 理 技 术 结 合 起 来 ， 使 得 容 器 变 得 日 益 流 行 。 尽 管 容 器 变 得 更 加 越 来 越 普 遍 ， 掌 握 它 们 还 是 需 要 一 段 时 间 。 但 是 ， 一 旦 你 懂 得 了 它 们 的 窍 门 ， 你 可 以 使 用 类 似   D e i s   这 样 的 配 置 技 术 使 容 器 创 建 和 部 署 变 得 更 加 简 单 。 从 概 念 上 理 解 容 器 和 进 一 步 实 际 使 用 它 们 完 成 工 作 一 样 重 要 。 但 我 认 为 不 实 际 动 手 把 想 法 付 诸 实 践 ， 概 念 也 难 以 理 解 。 因 此 ， 我 们 该 系 列 的 下 一 阶 段 就 是 ： 创 建 一 些 容 器 。 v i a :   h t t p s : / / d e i s . c o m / b l o g / 2 0 1 5 / d e v e l o p e r - j o u r n e y - l i n u x - c o n t a i n e r s 作 者 ： B o b   R e s e l m a n   译 者 ： i c t l y h   校 对 ： w x y
本 文 由   L C T T   原 创 编 译 ， L i n u x 中 国   荣 誉 推 出 阅 读 原 文
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