容器生态系统 - 每天5分钟玩转容器技术

Posted 2020-09-15 山河永慕

对于像容器这类平台级别的技术，通常涉及的知识范围会很广，相关的软件，解决方案也会很多，初学者往往容易迷失。

那怎么办呢？

我们可以从生活经验中寻找答案。
当我们去陌生城市旅游想了解一下这个城市一般我们会怎么做？

我想大部分人应该会打开手机看一下这个城市的地图：

1. 城市大概的位置和地理形状是什么？

2. 都由哪几个区或县组成？

3. 主要的交通干道是哪几条？

同样的道理，学习容器技术我们可以先从天上鸟瞰一下：

1. 容器生态系统包含哪些不同层次的技术？

2. 不同技术之间是什么关系？

3. 哪些是核心技术哪些是辅助技术？

首先得对容器技术有个整体认识，之后我们的学习才能够有的放矢，才能够分清轻重缓急，做到心中有数，这样就不容易迷失了。

接下来我会根据自己的经验帮大家规划一条学习路线，一起探索容器生态系统。

学习新技术得到及时反馈是非常重要的，所以我们马上会搭建实验环境，并运行第一个容器，感受什么是容器。

千里之行始于足下，让我们从了解生态系统开始吧。

鸟瞰容器生态系统

一谈到容器，大家都会想到 Docker。

Docker 现在几乎是容器的代名词。确实，是 Docker 将容器技术发扬光大。同时，大家也需要知道围绕 Docker 还有一个生态系统。Docker 是这个生态系统的基石，但完善的生态系统才是保障 Docker 以及容器技术能够真正健康发展的决定因素。

大致来看，容器生态系统包含核心技术、平台技术和支持技术。

下面分别介绍。

容器核心技术

容器核心技术是指能够让 container 在 host 上运行起来的那些技术。

这些技术包括容器规范、容器 runtime、容器管理工具、容器定义工具、Registry 以及 容器 OS，下面分别介绍。

容器规范

容器不光是 Docker，还有其他容器，比如 CoreOS 的 rkt。为了保证容器生态的健康发展，保证不同容器之间能够兼容，包含 Docker、CoreOS、Google在内的若干公司共同成立了一个叫 Open Container Initiative（OCI） 的组织，其目是制定开放的容器规范。

目前 OCI 发布了两个规范：runtime spec 和 image format spec。
有了这两个规范，不同组织和厂商开发的容器能够在不同的 runtime 上运行。这样就保证了容器的可移植性和互操作性。

容器 runtime

runtime 是容器真正运行的地方。runtime 需要跟操作系统 kernel 紧密协作，为容器提供运行环境。

如果大家用过 Java，可以这样来理解 runtime 与容器的关系：

Java 程序就好比是容器，JVM 则好比是 runtime。JVM 为 Java 程序提供运行环境。同样的道理，容器只有在 runtime 中才能运行。

lxc、runc 和 rkt 是目前主流的三种容器 runtime。

lxc 是 Linux 上老牌的容器 runtime。Docker 最初也是用 lxc 作为 runtime。

runc 是 Docker 自己开发的容器 runtime，符合 oci 规范，也是现在 Docker 的默认 runtime。

rkt 是 CoreOS 开发的容器 runtime，符合 oci 规范，因而能够运行 Docker 的容器。

容器管理工具

光有 runtime 还不够，用户得有工具来管理容器啊。容器管理工具对内与 runtime 交互，对外为用户提供 interface，比如 CLI。这就好比除了 JVM，还得提供 java 命令让用户能够启停应用不是。

lxd 是 lxc 对应的管理工具。

runc 的管理工具是 docker engine。docker engine 包含后台 deamon 和 cli 两个部分。我们通常提到 Docker，一般就是指的 docker engine。

rkt 的管理工具是 rkt cli。

容器定义工具

容器定义工具允许用户定义容器的内容和属性，这样容器就能够被保存，共享和重建。

docker image 是 docker 容器的模板，runtime 依据 docker image 创建容器。

dockerfile 是包含若干命令的文本文件，可以通过这些命令创建出 docker image。

ACI (App Container Image) 与 docker image 类似，只不过它是由 CoreOS 开发的 rkt 容器的 image 格式。

Registry

容器是通过 image 创建的，需要有一个仓库来统一存放 image，这个仓库就叫做 Registry。

企业可以用 Docker Registry 构建私有的 Registry。

Docker Hub（https://hub.docker.com )是 Docker 为公众提供的托管 Registry，上面有很多现成的 image，为 Docker 用户提供了极大的便利。

Quay.io（https://quay.io/  )是另一个公共托管 Registry，提供与 Docker Hub 类似的服务。

容器 OS

由于有容器 runtime，几乎所有的 Linux、MAC OS 和 Windows 都可以运行容器。但这不并没有妨碍容器 OS 的问世。

容器 OS 是专门运行容器的操作系统。与常规 OS 相比，容器 OS 通常体积更小，启动更快。因为是为容器定制的 OS，通常它们运行容器的效率会更高。

目前已经存在不少容器 OS，CoreOS、atomic 和 ubuntu core 是其中的杰出代表。

下一节继续介绍容器平台技术和容器支持技术。