虚拟化技术——Container技术

Posted 2022-12-07 雨钓Moowei

概述

前面介绍了。因为虚拟机中Guest OS开销太大，会造成隔离的虚机越多资源被浪费的就越多的情况出现。所以有人就会想，可不可以不启动Guest OS，而是直接使用Host OS来模拟一个相对完整的操作系统呢。这样就不需要再在Host OS上跑Guest OS，按照这个思路，逐渐发展出来了操作系统级的虚拟化技术，就是利用操作系统本身的功能来实现虚拟化，这就是Container技术 。结构如下图（以Docker为例）：

一、Container技术及其历史

Container技术也可以在完整服务器上隔离出多个完整的小的资源格子出来，且互相之间资源是隔离的。但它利用的是操作系统本身的功能，所以在每个小格里面不需要再去运行Guest Os 了，这部分资源的开销就被省下来了，尽可能把资源提供出来供实际的应用使用 。

虽然Container技术提供了这样的功能，但是Container技术在被发明的很长时间内都没有得到广泛的应用。原因在于：虽然它提供了这样的功能但是，各个应用所需的环境不同，相对完整的操作系统环境要怎么定义呢，这个环境要配成什么样才能算是完整的环境？

1.1、Container技术的困境

如上图中所示，如果虚拟化出三个小格子，且其中运行不同的应用，前两个应用使用Python2.7，第三个用的是python3.0，每个Container所需要的环境不一致，那怎么办，关键是要怎么管理。一种方式就是，你先登录Host OS的系统，在上面装一个python2.7然后虚拟两个小格出来，在上面运行前两个应用，这两个应用可以直接使用HOST OS上的python2.7；之后再虚拟出一个小格出来，然后在这个小格里只用Host OS操作系统的内核，小格子里单独装一个Python3.0，这样是可以达到这个目标的。如果只有三个Container还好，但如果多了呢？以前我们说一台物理服务器可以虚拟出20个或者30个虚拟机出来，现在，因为不需要启动Guest OS 了，一个服务器可以启几百上千个Container出来，你一个一个的去配置吗？就算你一个一个配置好了，你之后怎么管理呢。所以当初Container技术很难被广泛使用。

1.2、虚拟机技术如何解决该问题的

返过头来，我们可以看下为什么虚拟机没有这个问题，因为虚拟机就是一个完整的镜像文件，本质上就是一个文件，如果是对于云平台来说它存储在一个镜像库里的文件，即便是没有云平台，没有对应的管理工具，你用U盘拷贝都可以。只要将它拷贝到你宿主机的本地，然后用这个镜像去启动一个虚机，那么只要在生成这个镜像的时候把环境配好（例如在生产这个镜像文件的时候就把JDK，Hadoop，Python都预装好）做成镜像，之后你在启动虚拟机的时候，当初你装了什么环境，启动起来就是什么环境。 因为他是纯软件的，不是物理的硬件，所以我们可以拷贝。

但是对于当初的Container技术来说，没有这样的镜像，所以虚拟出来众多的Container的配置管理就是一个大问题，所以在之前的很多年里Container一直没有得到大规模的应用。只有Google在大量应用，因为Google里面对Container的环境要求一样，也就是说2000台服务器一样的环境配置，我只需要用传统的配置管理手段把这2000台服务器配置好，然后启动那些Container，因为Container是共用操作系统的，所以启动的Container里面的环境就都是一样的。因此只有在这种场景才能大范围应用。也就是Container中需要的配置和HOST OS 上运行的配置都是统一的，没有那么多差异的配置需要操心，因此可以大量应用。Google当年用的Container技术名字就叫Linux Containers（简称LXC）。

二、Docker的出现

那为什么这几年Container一下子火了呢？因为出现了 Docker，现在我们说Docker是一个Container，甚至很多时候提到Container就是指Docker，而不是其他的Container技术。然而Docker刚诞生的时候甚至没有自己的Container技术，他用的就是LXC，但是它多做了一件事情，它发明了一个叫做Docker File的东西，这就是一个文本文件，里面描述了这一个Container启动时如何去配置它的环境，一行一行的写的很清楚。所以当我们在用Docker的时候，会按照Docker File去启动一个Container并且按照Docker File的描述把相关的环境给配置好，最后把应用给启动起来。这个时候我们就发现，Docker File就具有与虚机镜像类似的作用，实际上Docker还有一个概念叫Docker镜像。根据Docker File生成一个Container的文件系统，对文件系统中存着的一些东西进行打包，就可以形成Docker镜像。Docker镜像的功能就跟虚机镜像的功能非常的接近了，Docker File和Docker镜像基本上是等价的，因为你有了Docker File就可以根据Docker File生成一个Docker镜像。所以大家用的比较多的还是Docker File。也正因为Docker File解决了Container技术最大的问题：实现环境的统一和管理。有了DockerFile以后就可以让用户在使用Container技术的时候，方便对环境的管理，且任何应用或者服务的运营环境跟你当初在开发时的环境保持一致。需要提及的一点是，随着Docker的迅猛发展，之后LXC不够Docker玩了，所以他自己搞了一套Container技术。

下一节介绍Docker的应用场景、缺点以及与虚机技术的对比。

未完待续。。。。(谨以此系列文章缅怀逝去的学生时代)