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 個小隔斷。在這些小隔斷之間，有獨立的衛(wèi)生間、小床、電視...

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圖片來自 包圖網(wǎng)

麻雀雖小，五臟俱全，這個比喻非常的貼切。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，對我毫無影響。

Docker 能實現(xiàn)這些功能，依賴于 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 種類型的 Namespace。在這些獨立的 Namespace 中，資源互不影響，隔離措施做的非常好。

8 種類型

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

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

• Mount(mnt)：隔離掛載點
• Process ID (pid)：隔離進(jìn)程 ID
• Network (net)：隔離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，端口號等
• 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)：隔離用戶和用戶組

另外，Linux 在 4.6 版本，5.6 版本，分別加入了 cgroups 和 Time 兩種隔離類型，加起來就有 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)時間 (5.6 版本加入)。

1 個例子

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

眾所周知，Linux 進(jìn)程號為 1 的，叫做 systemd 進(jìn)程。但在 Docker 中，我們通過執(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，在這里是不可見的。

先在隔離環(huán)境中，執(zhí)行 sleep 1000。再開一個終端，在宿主機(jī)上執(zhí)行 pstree，我們將會看到這個隔離環(huán)境的進(jìn)行信息。

接下來，在宿主機(jī)上，把 sleep 對應(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比。

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

下面給出其他 namespace 的實驗性命令，你可以實際操作一下。

試驗一下

unshare --mount --fork /bin/bash 

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

unshare --uts --fork /bin/bash 

uts 可以用來隔離主機(jī)名稱，允許每個 namespace 擁有一個獨立的主機(jī)名，你可以通過 hostname 命令進(jìn)行修改。

unshare --ipc --fork /bin/bash 

IPC Namespace 主要是用來隔離進(jìn)程間通信的。Linux 的進(jìn)程間通信，有管道、信號、報文、共享內(nèi)存、信號量、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，這也正是我們所希望的到的。

unshare --user -r /bin/bash 

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

unshare --net --fork /bin/bash 

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

結(jié)語

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

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

你可能會發(fā)現(xiàn)，到目前為止，我們并沒有對 CPU 和內(nèi)存的資源使用進(jìn)行隔離，也沒有對應(yīng)的 Namespace 來解決這些問題。

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

來源：轉(zhuǎn)載自公眾號小姐姐味道(ID：xjjdog)