1、先说说容器吧
1)容器到底是啥
简单来说,它就是个小工具,可以把你想跑的程序,库文件啊,配置文件都一起“打包”。然后,我们在任何一个计算机的节点上,都可以使用这个打好的包。有了容器,一个命令就能把你想跑的程序跑起来,做到了一次打包,就可以到处使用。 比如我们可以把整套zabbix环境(httpd+php+mysql+zabbix-server)一起打包,然后给它搬到其它机器上直接运行。
有人把Docker和容器划等号,其实不对,Docker只是一个容器工具,而真正的容器技术是LXC(Linux Container),Docker只是更加方便地将其展现出来。
容器就像上面图里的集装箱,每一个集装箱里面都是一个完整的应用,可以将其放到任意一台机器上运行起来。
2)容器与虚拟化
容器类似于虚拟化,但和虚拟化有本质区别
虚拟化会使用虚拟机监控程序模拟硬件,从而使多个操作系统能够并行运行。但这不如容器轻便。
Linux 容器在本机操作系统上运行,与所有容器共享该操作系统,因此应用和服务能够保持轻巧,并行化快速运行。Linux 容器是我们开发、部署和管理应用方式的又一次飞跃。
Linux 容器镜像提供了可移植性和版本控制,确保能够在开发人员的笔记本电脑上运行的应用,同样也能在生产环境中正常运行。
相较于虚拟机,Linux 容器在运行时所占用的资源更少,使用的是标准接口(启动、停止、环境变量等),并会与应用隔离开。
此外,作为包含多个容器的大型应用的一部分时更加易于管理,而且这些多容器应用可以跨多个云环境进行编排。
3)容器基本概念
LXC:
是Linux Contain的缩写,就是Linux容器,是一个基于Linux内核功能特性实现轻量级虚拟化的技术。注意,Docker/Podman等容器技术,都是在LXC基础之上开发的三方工具。
LXC可以在操作系统层次上为进程提供虚拟的执行环境,一个虚拟的执行环境就是一个容器。可以为容器绑定特定的cpu和memory节点,分配特定比例的cpu时间、IO时间,限
制可以使用的内存大小(包括内存和是swap空间),提供device访问控制,提供独立的namespace(网络、pid、ipc、mnt、uts)。
容器的隔离:
容器有效地将操作系统管理的资源划分到独立的组中,并把各个独立的组进行隔离,可以让各自的组占用独立的资源,完成自己独立的任务。
因为容器最终执行的命令也是调用统一的os api来实现,是基于整个os来实现的,所以不需要单独操作系统的编译系统、执行解释器,一切工作都是基于os 的基础上来完成的。
容器通过提供一种创建和进入容器的方式,让程序像跑在独立机器那样在容器中运行,并且相互之间不影响,而且还可以共享底层的资源。
容器的共享:
容器提供环境隔离的前提下,还提供了资源共享的机制,所以容器比真正kvm 虚拟机的资源要节省许多;
4)容器核心技术
chroot:
创建一个虚拟的根目录文件系统,其实质还是调用底层的文件系统,不过是建立一个虚拟的、可以跟其它容器的虚拟文件系统相互隔离、但共享底层的文件系统
namespace :
命名空间可以提供一个进程相互隔离的独立网络空间,不同的容器间进程pid可以相同,进程并不冲突影响,但可以共享底层的计算和存储资源
cgroups:
实现了对容器的资源分配和限制,比如给容器A分配4颗CPU,8G 内存,那这个容器最多用这么多的资源。如果内存超过8G ,会启动swap,效率降低,也可能会被调度系统给kill掉
5)企业为什么要使用容器技术
提升效率:
容器可以快速移植,这就意味着企业在开发、部署阶段快速搭建开发、测试环境,并快速部署到生产环境里。
节省资源:
一台物理机上可以运行几百个甚至上千个容器,这如果换成传统的虚拟化技术,是根本做不到的。
节省运维成本:
使用主流的容器编排和管理工具(如,K8s),可以大大降低企业的运维成本,因为K8s本身集成了高可用、负载均衡、监控、自动修复等诸多功能,一旦上线,几乎不用花额外的运维成本。
2、跟容器相关的工具(只罗列具有代表性的)
1)Docker
Docker是一个开源的应用容器引擎,基于go语言开发并遵循了apache2.0协议开源。
Docker诞生于2013年,它的出现推动了容器技术发展的步伐,使其突飞猛进、日新月异。可以说,没有Docker,就没有后续的K8s、云原生。
学K8s之前,需要先学Docker,学会其镜像、容器、卷等概念。
2)Podman
Podman是一个开源项目,在Github上已有12k+Star,可在大多数Linux平台上使用。
Podman是一个无守护进程的容器引擎,用于在Linux系统上开发、管理和运行OCI(Open Container Initiative)容器和容器镜像。
Podman提供了一个与Docker兼容的命令行工具,可以简单地为docker命令取别名为podman即可使用,所以说如果你会Docker的话可以轻松上手Podman。
目前在RHEL系统里默认自带了Podman,说明红帽公司更倾向于Podman。
3)Kubernetes(K8s)
简单来说,Kubernetes 就是一个生产级别的容器编排平台和集群管理系统,不仅能够创建、调度容器,还能够监控、管理服务器,它凝聚了 Google 等大公司和开源社区的集
体智慧,从而让中小型公司也可以具备轻松运维海量计算节点——也就是“云计算”的能力。
作为世界上最大的搜索引擎,Google 拥有数量庞大的服务器集群,为了提高资源利用率和部署运维效率,它专门开发了一个集群应用管理系统,代号 Borg,在底层支持整个公司的运转。
2014 年,Google 内部系统要“升级换代”,从原来的 Borg 切换到 Omega,于是按照惯例,Google 会发表公开论文。在发论文的同时,把 C++ 开发的 Borg 系统用 Go 语言重写并开源,于是 Kubernetes 就这样诞生了。
由于 Kubernetes 背后有 Borg 系统十多年生产环境经验的支持,技术底蕴深厚,理论水平也非常高,一经推出就引起了轰动。
然后在 2015 年,Google 又联合 Linux 基金会成立了 CNCF(Cloud Native Computing Foundation,云原生基金会),并把 Kubernetes 捐献出来作为种子项目。
有了 Google 和 Linux 这两大家族的保驾护航,再加上宽容开放的社区,作为 CNCF 的“头把交椅”,Kubernetes 旗下很快就汇集了众多行业精英,仅用了两年的时间就打败了同期的竞争对手 Apache Mesos 和 Docker Swarm,成为了这个领域的唯一霸主。