Docker

核心技术

  1. 容器化技术:Docker 使用 Linux 容器技术(LXC)实现虚拟化,从而将应用程序及其所有依赖项打包成一个轻量级的、可移植的容器。与传统虚拟化技术不同,Docker 容器不需要额外的操作系统,而是共享主机操作系统的内核,因此更加轻量级和快速。

  2. 镜像管理:Docker 使用镜像来构建容器,镜像是一个静态的文件,其中包含了一个完整的文件系统和应用程序运行所需的所有依赖项。可以通过 Dockerfile 文件来构建镜像,或者从 Docker Hub 等镜像仓库中获取预先构建好的镜像。

  3. 分层存储:Docker 镜像使用分层存储的方式进行构建。每个镜像层都包含了一个文件系统的快照,并且镜像层可以共享。这种方式可以大大减小镜像的体积,加快构建速度,并使得镜像的维护更加简单。

  4. 网络管理:Docker 使用虚拟网络来管理容器之间的通信。每个容器都可以分配一个唯一的 IP 地址,并可以使用 Docker 网络插件来扩展网络功能。例如,可以创建一个自定义的 Docker 网络,并将多个容器连接到该网络,实现容器之间的通信。

  5. 数据持久化:Docker 使用卷(Volume)来进行数据持久化。卷是一个特殊的文件系统,可以在容器之间共享数据,并且可以在容器删除后仍然保留。可以将主机上的目录挂载为一个卷,以便容器可以访问该目录并在其中写入数据。

虚拟机

虚拟机的原理是在主机操作系统上,又模拟了一层操作系统,以及硬件、内核、网络等资源

与虚拟机相比,Docker 容器是基于宿主机操作系统的轻量级进程隔离技术,它们共享主机的内核和一些资源,如文件系统、网络、进程等。由于容器不需要模拟自己的操作系统内核和硬件,因此资源消耗和启动时间都比虚拟机更少、更快。

LXC

Linux 容器技术(LXC)是一种轻量级的虚拟化技术,它允许用户在同一台宿主机上运行多个相互隔离的容器,每个容器都有自己的文件系统、网络、进程和用户空间等资源。

LXC 的核心是基于 Linux 内核的 Cgroups(控制组)和命名空间(Namespace)技术。Cgroups 用于限制容器可以使用的系统资源,例如CPU、内存、磁盘和网络带宽等。命名空间则用于隔离不同容器之间的进程、网络和文件系统(进程和网络实际上也是文件)等资源,使得不同的容器可以互相独立、隔离和安全地运行在同一台物理机上。

LXC 提供了一个简单而强大的API,用户可以通过该API创建、启动、停止、销毁和管理容器。LXC 还支持快照和恢复容器,使得用户可以方便地备份和还原容器的状态。

与传统的虚拟机相比,LXC 具有更低的开销和更高的性能,因为它不需要模拟整个操作系统和硬件环境,而是共享宿主机的内核和系统资源。因此,LXC 被广泛应用于云计算、DevOps、容器化应用程序和测试环境等场景中。

Namespace

在 Linux 系统中,Namespace 是一种资源隔离的机制,它可以将一组系统资源隔离开来,使得它们只在指定的 Namespace 中可见和可操作。Docker 利用了 Linux Kernel 的 Namespace 机制来实现容器的隔离,将容器的进程、文件系统、网络、IPC 等资源分别隔离在不同的 Namespace 中,从而实现了容器之间的隔离。

Docker 使用以下 6 种 Namespace:

  1. Mount Namespace:每个容器有自己的文件系统,Mount Namespace 隔离了各个容器的文件系统,使得容器之间看不到对方的文件系统。

  2. PID Namespace:每个容器有自己的进程号(PID),PID Namespace 隔离了各个容器的进程树,使得容器之间看不到对方的进程。

  3. Network Namespace:每个容器有自己的网络空间,Network Namespace 隔离了各个容器的网络设备、IP 地址、路由表等网络资源,使得容器之间看不到对方的网络信息。

  4. IPC Namespace:每个容器有自己的进程间通信(IPC)资源,IPC Namespace 隔离了各个容器的消息队列、共享内存、信号量等 IPC 资源,使得容器之间看不到对方的 IPC 资源。

  5. UTS Namespace:每个容器有自己的主机名和域名,UTS Namespace 隔离了各个容器的主机名和域名,使得容器之间看不到对方的主机名和域名。

  6. User Namespace:每个容器有自己的用户和组 ID,User Namespace 隔离了各个容器的用户和组 ID,使得容器之间看不到对方的用户和组 ID。

k8s

Kubernetes 是一个容器编排引擎,用来管理 Docker 容器集群的。为应用程序提供负载平衡、自动伸缩、自动恢复等功能。

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