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底層實做
Docker 底層的核心技術包括 Linux 上的名字空間(Namespaces)、控制組(Control groups)、Union 文件系統(Union file systems)和容器格式(Container format)。
我們知道,傳統的虛擬機透過在宿主主機中執行 hypervisor 來模擬一整套完整的硬件環境提供給虛擬機的作業系統。虛擬機系統看到的環境是可限制的,也是彼此隔離的。 這種直接的做法實做了對資源最完整的封裝,但很多時候往往意味著系統資源的浪費。 例如,以宿主機和虛擬機系統都為 Linux 系統為例,虛擬機中執行的應用其實可以利用宿主機系統中的執行環境。
我們知道,在作業系統中,包括內核、文件系統、網路、PID、UID、IPC、內存、硬盤、CPU 等等,所有的資源都是應用程式直接共享的。 要想實做虛擬化,除了要實做對內存、CPU、網路IO、硬盤IO、存儲空間等的限制外,還要實做文件系統、網路、PID、UID、IPC等等的相互隔離。 前者相對容易實做一些,後者則需要宿主機系統的深入支持。
隨著 Linux 系統對於名字空間功能的完善實做,程式員已經可以實做上面的所有需求,讓某些程式在彼此隔離的名字空間中執行。大家雖然都共用一個內核和某些執行時環境(例如一些系統命令和系統庫),但是彼此卻看不到,都以為系統中只有自己的存在。這種機制就是容器(Container),利用名字空間來做權限的隔離控制,利用 cgroups 來做資源分配。