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Docker的底层原理是什么

Docker的底层原理是什么，相信很多没有经验的人对此束手无策，为此本文总结了问题出现的原因和解决方法，通过这篇文章希望你能解决这个问题。

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Docker 能实现这些功能，依赖于 chroot、namespace、cgroup 等三种老技术。我们本篇文章，就先聊一下 namespace 方面的东西。毕竟隔离是容器的第一要素。

Docker的底层原理是什么

Linux 的内核，提供了多达8种类型的 Namespace。在这些独立的 Namespace 中，资源互不影响，隔离措施做的非常好。

1. 8种类型

我们先来看一下，Linux都支持哪些Namespace。可以通过 unshare 命令来观察到这些细节。在终端执行 man unshare，将会出现这些 Namespace 的介绍。

Docker的底层原理是什么

  • Mount（mnt） 隔离挂载点

  • Process ID (pid) 隔离进程 ID

  • Network (net) 隔离网络设备，端口号等

  • Interprocess Communication (ipc) 隔离 System V IPC 和 POSIX message queues

  • UTS Namespace(uts) 隔离主机名和域名

  • User Namespace (user) 隔离用户和用户组

另外，Linux 在 4.6 版本，5.6 版本，分别加入了 cgroups 和 Time 两种隔离类型，加起来就有8种。

  • Control group (cgroup) Namespace 隔离 Cgroups 根目录 (4.6版本加入)

  • Time Namespace 隔离系统时间 (5.6版本加入)

2. 1个例子

通过unshare命令，可以快速建立一些隔离的例子，我们拿最简单直观的pid namespace来看一下它的效果。

众所周知，Linux 进程号为1的，叫做systemd进程。但在 Docker 中，我们通过执行ps命令，却只能看到非常少的进程列表。

执行下面的命令，进入隔离环境，并将 bash 作为根进程：

unshare --pid --fork --mount-proc /bin/bash

效果如图所示。可以看到，我们的 bash，已经成为了1号进程，而宿主机和其他隔离环境的进程信息，在这里是不可见的。

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先在隔离环境中，执行sleep 1000。再开一个终端，在宿主机上执行pstree，我们将会看到这个隔离环境的进行信息。

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接下来，在宿主机上，把 sleep 对应进程的命名空间信息，和宿主机的命名空间信息作一下对比。可以看到，它们的pid namespace，对应的数值是不同的。

Docker的底层原理是什么

下面给出其他 namespace 的实验性命令，你可以实际操作一下。

3. 试验一下

unshare --mount --fork /bin/bash

创建mount namespace，并在每个不同的环境中，使用不同的挂载目录。

unshare --uts --fork /bin/bash

uts 可以用来隔离主机名称，允许每个 namespace 拥有一个独立的主机名，你可以通过hostname命令进行修改。

unshare --ipc --fork /bin/bash

IPC Namespace 主要是用来隔离进程间通信的。Linux 的进程间通信，有管道、信号、报文、共享内存、信号量、套接口等方式。使用了 IPC 命名空间，意味着跨 Namespace 的这些通信方式将全部失效！不过，这也正是我们所希望的到的。

unshare --user -r /bin/bash

用户命名空间，就非常好理解了。我们可以在一个 Namespace 中建立 xjjdog 账号，也可以在另外一个 Namespace 中建立 xjjdog 账号，而且它们是相互不影响的。

unshare --net --fork /bin/bash

net namespace，这个就非常有用了。它可以用来隔离网络设备、IP 地址和端口等信息。

End

可以看到，通过各种 Namespace，Linux 能够对各种资源进行精细化的隔离。Docker本身也是一个新瓶装旧酒的玩具。Docker 的创新之处，在于它加入了一个中央仓库，并封装了很多易用的命令。

你可能会发现，到目前为止，我们并没有对 Cpu和内存的资源使用进行隔离，也没有对应的 Namespace 来解决这些问题。

资源限制的功能，是使用Cgroups进行限额配置来完成的，和Namespace没什么关系。我们将在后面的文章，介绍 Cgroups 这项技术。

最后，附上 Docker 的一张生命周期图。来源(http://docker-saigon.github.io/post/Docker-Internals/ )。

Docker的底层原理是什么

看完上述内容，你们掌握Docker的底层原理是什么的方法了吗？如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容，欢迎关注创新互联行业资讯频道，感谢各位的阅读！


本文标题：Docker的底层原理是什么
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