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Jun 30, 2014 - 1 minute read - Comments

docker的原理和类比

从虚拟化的种类和层级说起

  • cpu虚拟化:可以模拟不同CPU,例如bochs
  • 完全虚拟化:只能模拟同样CPU,但是可以执行不同系统,例如vmware
  • 半虚拟化:guest必须打补丁,例如Xen
  • 硬件虚拟化:可以当作获得硬件加速的完全虚拟化
  • 系统虚拟化:host和guest共享一样的内核,例如Openvz
  • 语言沙盒:只能在语言的范围内使用

虚拟化的级别越偏底层,速度越慢,用户越难察觉到虚拟化的存在。 虚拟化的级别越偏上层,速度越快,用户越容易感知。

  • cpu虚拟化和完全虚拟化时,用户几乎可以不察觉到虚拟化的存在
  • 半虚拟化时,guest内核必须存在补丁
  • 系统虚拟化时,用户不能控制自己的内核
  • 语言沙盒时,用户没有使用api的自由

docker的实现结构

  • docker
    • lxc
    • namespace: 仅沙盒隔离,不限制资源。
    • cgroup: 仅限制资源,不沙盒隔离。
    • aufs
    • image管理

当然,还有很多细节的东西,里面就不一一列举了。例如veth。

docker不是虚拟机

docker不是虚拟机,因为lxc已经是虚拟机。如果两者功能一样,那么docker就没有存在的必要。

你可以把docker当虚拟机用,但是当虚拟机用的话,他的完备程度远远不及现在的种种虚拟机。相比之下,就会觉得很不好用。这不是docker的错,只能说被不正确的使用了。

docker是什么

docker就是环境。

docker实际上只做了一件事情——镜像管理。负责将可执行的镜像导入导出,在不同设备上迁移。

原本我们发布软件有两种方法,源码发布和二进制发布。二进制发布又有两种方案,静态链接和动态链接。最早的时候,我们发布软件都喜欢动态链接,因为小。但是随着网络和存储的升级,软件越来越喜欢静态链接,或者把动态库打包到发布里。因为系统情况越来越复杂,依赖关系一旦出错,系统就无法启动。

将这个思路推到极限,就是虚拟机发布。早些年有人发过一些Oracle的linux安装镜像,算的上是先驱。因为Oracle早些年的安装程序很难用,对系统的依赖复杂。公司做测试用装一套Oracle还不够麻烦的。相比起来,下载一个虚拟机直接跑起来就可以用就方便了很多。即使性能差一些,测试而已也不是特别在意。

docker再进了一步。不但提供一个镜像,可以在系统间方便的迁移。而且连镜像的升级都能做掉。更爽的是,升级只用传输差量数据。当然,有好处就有牺牲。

docker的镜像是只读的

其实不是,docker的镜像当然可以写入。但是写的时候有几个问题。

  1. 如果对镜像进行写入,aufs会将原始文件复制一次,再进行写入。这样性能比较低。
  2. 更直接的问题是,一旦对镜像做了写入,就无法从docker这里获得更新支持——docker不能将你的写入和上游的更新合并。因此,整个系统就退化成了一个完全的虚拟机。

所以,我个人认为,docker的镜像本身应当是只读的——如同EC2里面一样。数据的写入应当通过远程文件系统或者数据库服务来解决。

vagrant

提到镜像管理,我们可以提一下同样属于镜像管理的一个软件——vagrant。

  • 可以将vbox的镜像打包导入导出
  • 提供了一个cloud,允许镜像的分享/更新

为什么vagrant不如docker出名

  • 快,系统级虚拟化使得docker的虚拟化开销降低到百分级别以下。
  • 可以在虚拟机内使用的虚拟机,例如云主机内。
  • 资源调度灵活,不需要将资源预先划定给不同的实例,在不同资源的机器上也不用调整参数。

成功案例

编译系统/打包系统/集成测试环境

典型的搭建一次,执行一次,销毁一次。不需要对image做更改(准确说的需要做更改,但是不需要保存)。

公司内部应用

在IaaS的比拼中,以Openvz为代表的系统化虚拟化方案几乎完败于完全虚拟化/半虚拟化系列技术。就我和朋友的讨论,这里面最主要的因素在于。完全虚拟化技术可以比较好的隔离实例和实例间的资源使用,而系统虚拟化技术更偏向于将资源充分利用。这使得系统虚拟化更容易超售。

然而,在公司内部应用中,这一缺陷就变成了优势。企业的诸多系统,只要在同一个优先级,其可用性应当是一致的。几个联动系统中,一个资源不足陷于濒死的情况下,保持其他几个系统资源充足并无意义。而且总资源是否足够应当是得到充分保证的事情,企业自己“超售”自己的资源,使得业务系统陷入运行缓慢的境地一点意义都没有。

因此,系统虚拟化可以为企业级云计算提供可以灵活调度的资源,和非常低的额外开销。

当然,云计算在企业化中原本就面临一些问题。原本提供软-硬件统一解决方案的集成商,需要如何重新组织解决方案。如何协调节约资源和高性能,高可用。云计算在企业级应用中还有很长的路要走。

短板

  1. 太新。目前成功案例还是不足,而且围绕docker的工具链还不完备。
  2. 适用范围比较窄。需求需要集中在“环境迁移”领域,而且image本身不应被写入。
  3. 生不逢时。rvm和virtualenv已经在前面了。

Tags: docker linux lxc

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