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虛擬化與容器

此文能夠說明一些問題,但并不是很權威。

要明確的一點是,容器不是虛擬機。

使用虛擬機運行多個相互隔離的平臺

從下到上理解:

  • 基礎設施(Infrastructure)。它可以是你的個人電腦,數據中心的服務器,或者是云主機。

  • 虛擬機管理系統(tǒng)(Hypervisor)。利用Hypervisor,可以在主操作系統(tǒng)之上運行多個不同的從操作系統(tǒng)。類型1的裸金屬架構有支持MacOS的HyperKit,支持Windows的Hyper-V、Xen、KVM以及vsphere。類型2的寄居架構有Citrix VirtualBox和VMWare workstation。

  • 客戶機操作系統(tǒng)(Guest Operating System)。假設你需要運行3個相互隔離的應用,則需要使用Hypervisor啟動3個客戶機操作系統(tǒng),也就是3個虛擬機。這些虛擬機都非常大,也許有700MB,這就意味著它們將占用2.1GB的磁盤空間。更糟糕的是,它們還會消耗很多CPU和內存。

  • 各種依賴。每一個客戶機操作系統(tǒng)都需要安裝許多依賴。如果你的應用需要連接PostgreSQL的話,則需要安裝libpq-dev;如果你使用Ruby的話,應該需要安裝gems;如果使用其他編程語言,比如Python或者Node.js,都會需要安裝對應的依賴庫。

  • 應用。安裝依賴之后,就可以在各個客戶機操作系統(tǒng)分別運行應用了,這樣各個應用就是相互隔離的。

使用docker容器運行多個相互隔離的應用

不難發(fā)現,相比于虛擬機,Docker要簡潔很多。因為我們不需要運行一個臃腫的客戶機操作系統(tǒng)了。

從下到上理解:

  • 基礎設施(Infrastructure)。

  • 主操作系統(tǒng)(Host Operating System)。所有主流的Linux發(fā)行版都可以運行Docker。對于MacOS和Windows,也有一些辦法”運行”Docker。

  • Docker守護進程(Docker Daemon)。Docker守護進程取代了Hypervisor,它是運行在操作系統(tǒng)之上的后臺進程,負責管理Docker容器。

  • 各種依賴。對于Docker,應用的所有依賴都打包在Docker鏡像中,Docker容器是基于Docker鏡像創(chuàng)建的。

  • 應用。應用的源代碼與它的依賴都打包在Docker鏡像中,不同的應用需要不同的Docker鏡像。不同的應用運行在不同的Docker容器中,它們是相互隔離的。

對比虛擬機和Docker容器:

Docker守護進程可以直接與主操作系統(tǒng)進行通信,為各個docker容器分配資源。虛擬機啟動需要數分鐘,而docker容器只需數毫秒即可完成創(chuàng)建和啟動,由于沒有臃腫的操作系統(tǒng),容器可以節(jié)省大量的磁盤空間以及其他系統(tǒng)資源。

相比于虛擬機,容器擁有更高的資源使用效率,因為它并不需要為每個應用分配單獨的操作系統(tǒng)——實例規(guī)模更小、創(chuàng)建和遷移速度也更快。這意味相比于虛擬機,單個操作系統(tǒng)能夠承載更多的容器。

云提供商十分熱衷于容器技術,因為在相同的硬件設備當中,可以部署數量更多的容器實例。此外,容器易于遷移,但是只能被遷移到具有兼容操作系統(tǒng)內核的其他服務器當中,這樣就會給遷移選擇帶來限制。

       虛擬機與容器有各自不同的應用場景:

      虛擬機更擅長徹底隔離整個運行環(huán)境,而容器的實現是共享內核,通常用于隔離不同的應用。

服務器好比運輸碼頭:擁有場地和各種設備(服務器硬件資源)

服務器虛擬化好比作碼頭上的倉庫:擁有獨立的空間堆放各種貨物或集裝箱

(倉庫之間完全獨立,獨立的應用系統(tǒng)和操作系統(tǒng))

Docker比作集裝箱:各種貨物的打包

(將各種應用程序和他們所依賴的運行環(huán)境打包成標準的容器,容器之間隔離)

Docker有著小巧、遷移部署快速、運行高效等特點,但隔離性比服務器虛擬化差:不同的集裝箱屬于不同的運單(Docker上運行不同的應用實例),相互獨立(隔離)。但由同一個庫管人員管理(主機操作系統(tǒng)內核),因此通過庫管人員可以看到所有集裝箱的相關信息(因為共享操作系統(tǒng)內核,因此相關信息會共享)。

服務器虛擬化就好比在碼頭上(物理主機及虛擬化層),建立了多個獨立的“小碼頭”—倉庫(虛擬機)。其擁有完全獨立(隔離)的空間,屬于不同的客戶(虛擬機所有者)。每個倉庫有各自的庫管人員(當前虛擬機的操作系統(tǒng)內核),無法管理其它倉庫。不存在信息共享的情況。

因此,需要根據不同的應用場景和需求采用不同的方式使用Docker技術或使用服務器虛擬化技術。例如一個典型的Docker應用場景是當主機上的Docker實例屬于單一用戶的情況下,在保證安全的同時可以充分發(fā)揮Docker的技術優(yōu)勢。對于隔離要求較高的環(huán)境如混合用戶環(huán)境,就可以使用服務器虛擬化技術。

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