云宏大讲坛 | 容器的前世今生

Posted 2021-11-22

容器是什么？

专业地讲，容器是实现操作系统虚拟化的一种途径，可以让用户在资源受到隔离的进程中运行应用程序及其依赖关系；简单地讲，容器就是基于linux内核技术的一种隔离手段。

很多人认为容器就是另外一种虚拟机（VM）。实际上，虚拟机通过Guest OS来运行对应的应用的，而容器通过使用Docker Engine使用系统原生隔离技术进行隔离。

虚拟化和容器的对比

为啥这样做？有什么好处呢？这就从PaaS的出现开始说起了。

PaaS（Platform-as-a-Service，平台即服务）把服务器平台作为一种提供服务的商业模式。之前的PaaS平台是使用VM的方式去部署平台应用服务的，但是由于VM启动的特点，部署一个应用时间十分长。前期，这样的部署还可以适应企业的需要，但随着互联网发展，企业越来越需要适应迅速多变的业务场景，部署在主机上的的环境不可控制及启动时间问题成为了PaaS平台发展的阻力；后期，微服务架构及持续集成部署CI/CD大行其道，PaaS部署应用必须要有新的解决方案。

于是，容器随之而生——

2000年，容器技术概念最先出现，时称“FreeBSD jail”，其诞生是为了让进程在经过修改的chroot环境中创建，而不会脱离和影响整个系统，在环境中，对文件系统、网络和用户的访问都实现了虚拟化。

2001年，隔离环境实施进入了Linux领域。在完成多个受控制用户空间的基础性工作后，Linux容器开始逐渐成形并最终发展成了现在的模样。

2007年，Google的控制组（CGroups）成功研发。这是一种可以限制、记录、隔离进程组（process groups）所使用的物理资源的机制，并贡献加入到linux内核。

2008年，LXC（LinuX Containers）出现，是第一个完善的Linux容器管理器的实现方案。

2013年，Docker横空出世。一开始Docker创建的目的是为了更容易使用LXC，但后来这个作用被其他技术替代，而Docker反而成为了容器使用的标准，其它的容器技术如LXC、Rocket、Pouch等市场占有率已不足Docker的一半。

容器为PaaS平台带来了以下特点：

环境一致性。通过容器及其独特文件系统，使得应用程序在开发、测试、生产环节中高度一致，实现跨多环境无差别移动。

解放开发人员生产力。使用容器主要的目的是采用微服务架构改变应用，开发人员把主要精力集中在当前业务服务的开发，不必再担心语言依赖库问题。

运营高效。由于容器基于原生linux内核的虚拟隔离技术，容器运行与原生进程消耗资源基本一致。容器可以让用户在一个系统中轻松运行多个容器镜像，这与在一个系统中运行多个进程一样。用户还可以创建容器映像，将其作为其他映像的基础，使用洋葱文件系统，使大应用迁移部署达到秒级。

版本控制。运营团队可以创建基本映像，将操作系统、配置和所需的各种工具实用程序囊括在其中。开发团队可以在基础镜像的基础上构建其不同版本的服务镜像，这样有利于从开发测试到生产使用统一配置环境。

在微服务的发展中，使用容器的目的就是用来管理微服务架构。于是新的重点问题衍生了：包装服务的容器如何编排调度？技术社区逐渐把关注点转移到“容器编排”上。用IaaS类比容器编排的概念，就类似于IaaS的Hypervisor的角色，只是位置是在OS（或guest OS）之上，主要功能是管理调度容器在多个OS上运行，关注点在于微服务的治理。

目前出现的容器编排引擎有Swarm、Mesos、Cattle、Kubernetes等，以Kubernetes为主流。Kubernetes把微服务应用以容器为粒度，按照一定的约束，自动编排分配到底层计算资源上，实现不同场景下的计算资源充分利用。

随着微服务的发展，基于容器及容器编排技术优势特点，利用容器技术实现新一代PaaS平台成为可能，未来其主要往以下几个方向推进：

减低复杂性。目前的Kubernetes容器平台有些复杂，用户首次使用需要花较大的学习成本，很多功能用户甚至无法知道如何使用，应该朝简单化方向发展。

混合云和多云。由于采用了容器，企业可以把应用从内部测试环境放到跨多个平台运行。这种混合使用场景未来会增多，如何更安全快速调度容器服务成为容器技术研究的重点。

持续集成及部署应用。使用容器技术及微服务架构，目的是基于敏捷实现持续集成及部署，像流水线一样生产服务应用。未来如何把这套理念根据不同需求简单落地，成为必须解决的问题。

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