一位同學(xué)曾給我打比方：宿主機(jī)就好比一間大房子，Docker 把它成了 N 個(gè)小隔斷。在這些小隔斷之間，有獨(dú)立的衛(wèi)生間、小床、電視...

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圖片來(lái)自 包圖網(wǎng)

麻雀雖小，五臟俱全，這個(gè)比喻非常的貼切。Linux 提供了非常全面的隔離機(jī)制，使得每個(gè)小隔間互不影響。即使隔壁小間滿室春光，我的小房間一樣的冷清，對(duì)我毫無(wú)影響。

Docker 能實(shí)現(xiàn)這些功能，依賴(lài)于 chroot、namespace、cgroup 等三種老技術(shù)。

我們本篇文章，就先聊一下 namespace 方面的東西。畢竟隔離是容器的第一要素。

Linux 的內(nèi)核，提供了多達(dá) 8 種類(lèi)型的 Namespace。在這些獨(dú)立的 Namespace 中，資源互不影響，隔離措施做的非常好。

8 種類(lèi)型

我們先來(lái)看一下，Linux 都支持哪些 Namespace?？梢酝ㄟ^(guò) unshare 命令來(lái)觀察到這些細(xì)節(jié)。

在終端執(zhí)行 man unshare，將會(huì)出現(xiàn)這些 Namespace 的介紹:

• Mount(mnt)：隔離掛載點(diǎn)
• Process ID (pid)：隔離進(jìn)程 ID
• Network (net)：隔離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，端口號(hào)等
• Interprocess Communication (ipc)：隔離 System V IPC 和 POSIX message queues
• UTS Namespace(uts)：隔離主機(jī)名和域名
• User Namespace (user)：隔離用戶(hù)和用戶(hù)組

另外，Linux 在 4.6 版本，5.6 版本，分別加入了 cgroups 和 Time 兩種隔離類(lèi)型，加起來(lái)就有 8 種。

Control group (cgroup) Namespace 隔離 Cgroups 根目錄 (4.6 版本加入);Time Namespace 隔離系統(tǒng)時(shí)間 (5.6 版本加入)。

1 個(gè)例子

通過(guò) unshare 命令，可以快速建立一些隔離的例子，我們拿最簡(jiǎn)單直觀的 pid namespace 來(lái)看一下它的效果。

眾所周知，Linux 進(jìn)程號(hào)為 1 的，叫做 systemd 進(jìn)程。但在 Docker 中，我們通過(guò)執(zhí)行 ps 命令，卻只能看到非常少的進(jìn)程列表。

執(zhí)行下面的命令，進(jìn)入隔離環(huán)境，并將 bash 作為根進(jìn)程：

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

效果如圖所示：

可以看到，我們的 bash，已經(jīng)成為了 1 號(hào)進(jìn)程，而宿主機(jī)和其他隔離環(huán)境的進(jìn)程信息，在這里是不可見(jiàn)的。

先在隔離環(huán)境中，執(zhí)行 sleep 1000。再開(kāi)一個(gè)終端，在宿主機(jī)上執(zhí)行 pstree，我們將會(huì)看到這個(gè)隔離環(huán)境的進(jìn)行信息。

接下來(lái)，在宿主機(jī)上，把 sleep 對(duì)應(yīng)進(jìn)程的命名空間信息，和宿主機(jī)的命名空間信息作一下對(duì)比。

可以看到，它們的 pid namespace，對(duì)應(yīng)的數(shù)值是不同的。

下面給出其他 namespace 的實(shí)驗(yàn)性命令，你可以實(shí)際操作一下。

試驗(yàn)一下

unshare --mount --fork /bin/bash 

創(chuàng)建 mount namespace，并在每個(gè)不同的環(huán)境中，使用不同的掛載目錄。

unshare --uts --fork /bin/bash 

uts 可以用來(lái)隔離主機(jī)名稱(chēng)，允許每個(gè) namespace 擁有一個(gè)獨(dú)立的主機(jī)名，你可以通過(guò) hostname 命令進(jìn)行修改。

unshare --ipc --fork /bin/bash 

IPC Namespace 主要是用來(lái)隔離進(jìn)程間通信的。Linux 的進(jìn)程間通信，有管道、信號(hào)、報(bào)文、共享內(nèi)存、信號(hào)量、套接口等方式。

使用了 IPC 命名空間，意味著跨 Namespace 的這些通信方式將全部失效!不過(guò)，這也正是我們所希望的到的。

unshare --user -r /bin/bash 

用戶(hù)命名空間，就非常好理解了。我們可以在一個(gè) Namespace 中建立 xjjdog 賬號(hào)，也可以在另外一個(gè) Namespace 中建立 xjjdog 賬號(hào)，而且它們是相互不影響的。

unshare --net --fork /bin/bash 

net namespace，這個(gè)就非常有用了。它可以用來(lái)隔離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、IP 地址和端口等信息。

結(jié)語(yǔ)

可以看到，通過(guò)各種 Namespace，Linux 能夠?qū)Ω鞣N資源進(jìn)行精細(xì)化的隔離。

Docker 本身也是一個(gè)新瓶裝舊酒的玩具。Docker 的創(chuàng)新之處，在于它加入了一個(gè)中央倉(cāng)庫(kù)，并封裝了很多易用的命令。

你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，到目前為止，我們并沒(méi)有對(duì) CPU 和內(nèi)存的資源使用進(jìn)行隔離，也沒(méi)有對(duì)應(yīng)的 Namespace 來(lái)解決這些問(wèn)題。

資源限制的功能，是使用 Cgroups 進(jìn)行限額配置來(lái)完成的，和 Namespace 沒(méi)什么關(guān)系。我們將在后面的文章，介紹 Cgroups 這項(xiàng)技術(shù)。

最后，附上 Docker 的一張生命周期圖：

Docker 發(fā)展到現(xiàn)在，應(yīng)用工具鏈已經(jīng)非常成熟了，很多同學(xué)已經(jīng)駕輕就熟，如果你對(duì)容器技術(shù)非常感興趣，不如多看一下最底層的原理。這樣，不管是谷歌推自己的容器，還是繼續(xù)使用 Docker，都能快速把它掌握。

作者：小姐姐味道

編輯：陶家龍

來(lái)源：轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)小姐姐味道(ID：xjjdog)