01 容器的本質是什么？

今天的重點問題是講述清楚什么是容器。

要理解容器的概念，首先我們需要知道什么是進程？當我們在Linux操作系統執行一個程序，這個程序可能是一個二進制文件，它被調用的時候，變成了計算機內存中的數據、寄存器中的值、堆棧中的指令、以及各種設備狀態信息的一個集合。像這樣的一個計算機執行環境的綜合，我們稱之為進程。

容器，就是為這個進程提供一個'邊界'，理解成白話，就是把這個進程'包'起來，它本質上是通過約束和修改進程的一些動態表現實現的這個'包'的動作。

不難看出來，容器是一種特殊的、有'邊界'的進程。

現在我們來看一個MySQL容器的進程特點。

1、先查看下我們機器上mysql容器的containerID值，如下：

[root@VM-16-13-centos service]# docker ps | grep mysql4784586d01e0mysql 'docker-entrypoint...' 3 months agoUp 3 months k8s_mysql.16d54d16_mysql-pd7jr_default_0032bce0-2b0f-11eb-98ad-5254002dbd85_d775f414

可以看到，containerID的值是4784586d01e0

2、首先我們通過docker exec命令（關于這條命令的介紹，下面會有講述）進入一個容器里面，ps -ef命令查看進程：

[root@VM-16-13-centos service]# docker exec -it 4784586d01e0 bashroot@mysql-pd7jr:/# ps -efUIDPID PPID C STIME TTY TIME CMDmysql1 0 0 2020 ?03:20:20 mysqldroot 882 0 0 09:42 ?00:00:00 bashroot 888 882 0 09:46 ?00:00:00 ps -ef

可以發現，mysqld這個進程的進程號是1.

這里我要多嘴一下：

1、docker exec -it 4784586d01e0 bash

這條指令是告訴容器，我要進入這個容器里面，并運行一個bash的指令。

2、如果你的docker里面不支持ps命令，你需要使用下面的命令安裝一下ps這個指令：

apt-get update & apt-get install procps

然后我們退出到容器外面，再次查看mysqld進程的進程號：

[root@VM-16-13-centos service]# ps -ef|grep mysqlroot 5152 5059 0 2020 pts/5 00:00:00 mysql -uroot -px xxxxroot 13644 24879 0 2020 pts/4 00:00:00 mysql -uroot -px xxxxpolkitd 18853 18837 0 2020 ?03:20:25 mysqld

發現進程號是18853。

可以得到一個結論，mysqld進程在容器里面和容器外面執行的結果不一樣。

為什么會這樣？

其本質是docker容器中的進程被隔離在了一個新的環境中，使得這些進程只能看到重新計算過的PID號。前面我們說過，docker本質上是通過約束和修改進程的一些動態，將一個物理機上的進程'包'起來，我們看到的這個現象，就是'包'的結果。

那么Linux是如何將物理機進程進行的約束和修改呢？這里引入新的概念：

對于 Docker 等大多數 Linux 容器來說，Linux 的Cgroups 技術是用來制造約束的主要手段，而Namespace 技術則是用來修改進程視圖的主要方法。

02 Cgroup技術和Namespace技術介紹

Namespace技術主要是為容器提供資源隔離用的。Namespace這個功能實現的方法比較簡單，通常情況下，我們創建Linux進程的時候，系統會執行一個clone的命令，類似：

int pid = clone(main_function, stack_size, SIGCHLD, NULL);

它返回的就是我們創建的進程的PID號。

而Namespace技術就是在Linux創建進程的時候，多了一個參數，這個新參數暫且稱之為newid，這樣，在容器內，我們看到的進程的PID號，就是這個newid了。這個Namespace我們稱之為PID Namespace。

除了這個Namespace,還有其他的，例如mount Namespace，Network Namespace等，分別是為了隔離掛載點和隔離網絡的。

當然，不是所有的資源都能夠被namespace化，例如時間和操作系統內核，就是一個服務器上的所有容器共享的。

容器一旦開始運行，我們需要控制它使用的機器資源，例如磁盤、內存、CPU等，否則它可能會耗盡物理機的資源，導致一些系統進程發生崩潰。Cgroup技術就是專門為Linux進程限制資源使用的。它的全程是Linux Control Group，它以文件和目錄的形式存放在/sys/fs/cgroups目錄下，如下：

[root@VM-16-13-centos service]# ls -l /sys/fs/cgroup/total 0drwxr-xr-x 4 root root 0 Nov 20 11:38 blkiolrwxrwxrwx 1 root root 11 Nov 20 11:38 cpu -> cpu,cpuacctlrwxrwxrwx 1 root root 11 Nov 20 11:38 cpuacct -> cpu,cpuacctdrwxr-xr-x 5 root root 0 Nov 20 11:38 cpu,cpuacctdrwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 20 11:38 cpusetdrwxr-xr-x 4 root root 0 Nov 20 11:38 devicesdrwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 20 11:38 freezerdrwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 20 11:38 hugetlbdrwxr-xr-x 5 root root 0 Nov 20 11:38 memorylrwxrwxrwx 1 root root 16 Nov 20 11:38 net_cls -> net_cls,net_priodrwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 20 11:38 net_cls,net_priolrwxrwxrwx 1 root root 16 Nov 20 11:38 net_prio -> net_cls,net_priodrwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 20 11:38 perf_eventdrwxr-xr-x 4 root root 0 Nov 20 11:38 pidsdrwxr-xr-x 4 root root 0 Nov 20 11:38 systemd

不同的文件目錄里面，存儲不同的資源種類被限制的值，其中，比較常用的：

blkio：為塊設備設置i/o限制，一般用于磁盤等設備

cpuset：為進程分配單獨的CPU核心和對應的內存節點

memory：為進程設定內存使用的限制。

當我們通過命令啟動容器之后，操作系統會把這個docker進程對應的PID填寫到對應控制組的文件中，從而控制當前進程使用的CPU資源值。

03 容器、鏡像和倉庫之間的關系

Docker 包括三個基本概念:

鏡像（Image） 容器（Container） 倉庫（Repository）

這三部分組成了Docker的整個生命周期，如上圖所示。

docker鏡像包含了文件系統，類似于虛擬機的鏡像，它是只讀的模板。這個文件系統也通常被稱之為rootfs，通常包含了bin、etc、sys、usr等一系列目錄。

docker容器是由鏡像實例化而來的，這和我們學習的面向對象的概念十分相似，我們可以把鏡像想象成類,把容器想象成類經過實例化后的對象，這樣就非常好理解鏡像和容器的關系了。

docker倉庫：類似與代碼倉庫，是Docker集中存放鏡像文件的場所

這個關系可以更加清楚的表述為：

以上就是詳解docker容器的概念的詳細內容，更多關于docker容器的概念的資料請關注好吧啦網其它相關文章！