容器Cgroup和Namespace特性简介

Posted 2020-12-16 wxdlut

一般来说，容器技术主要包括Cgroup和Namespace这两个内核特性。
Cgroup

Cgroup是control group，又称为控制组，它主要是做资源控制。原理是将一组进程放在放在一个控制组里，通过给这个控制组分配指定的可用资源，达到控制这一组进程可用资源的目的。

Namespace
Namespace又称为命名空间，它主要做访问隔离。其原理是针对一类资源进行抽象，并将其封装在一起提供给一个容器使用，对于这类资源，因为每个容器都有自己的抽象，而他们彼此之间是不可见的，所以就可以做到访问隔离。

对于Linux容器的最小组成，除了上面两个抽象的技术概念还不够，完整的容器可以用以下公示描述：
容器=Cgroup+Namespace+rootfs+容器引擎（用户态工具）。
其中各项功能分别为：
Cgroup：资源控制；
Namespace：访问隔离；
rootfs：文件系统隔离；
容器引擎：生命周期控制；
简单代码示例
接下来用一个简单的代码抽象来展示下容器创建原理。
代码段一：

pid = clone(fun,stack,flags,clone_arg);
(flags:CLONE_NEWPID | CLONE_NEWNS |
CLONE_NEWUSER | CLONE_NEWNUT |
CLONE_NEWIPC | CLONE_NEWUTS |
...)
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代码段二：

echo $pid> /sys/fs/cgroup/cpu/tasks
echo $pid> /sys/fs/cgroup/cpuset/tasks
echo $pid> /sys/fs/cgroup/blkio/tasks
echo $pid> /sys/fs/cgroup/memory/tasks
echo $pid> /sys/fs/cgroup/devices/tasks
echo $pid> /sys/fs/cgroup/freezer/tasks
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代码段三：

func()
{
...
pivot_root("path_of_rootfs/",path);
...
exec("/bin/bash");
...
}
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对于代码段一，通过clone系统调用，传入各个Namespace对应的clone flag，创建了一个新的子进程，该进程拥有自己的Namespace。根据以上代码可知，该进程拥有自己的pid，mount，user，net，ipc和uts namespace。
对于代码段二，将代码段一中产生的进程pid写入各个Cgroup子系统中，这样该进程就受到相应Cgroup子系统的控制。
对于代码段三，该func函数由上面生成的新进程执行，在func()函数中，通过pivlot_root系统调用，使进程进入一个新的rootfs，之后通过exec系统调用，在新的Namespace，Cgroup，rootfs中执行“bin/bash”程序。
通过以上操作，成功在一个“微型容器”中运行了一个bash程序。
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