Docker中的Namespace、CGroup和UnionFS

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Namespace 资源隔离

命名空间是全局资源的一种抽象,将资源放到不同的命名空间中,各个命名空间中的资源是相互隔离的。 通俗来讲,就是docker在启动一个容器的时候,会调用Linux Kernel Namespace的接口,来创建一块虚拟空间,创建的时候,可以支持设置下面这几种(可以随意选择),docker默认都设置。

  • pid:用于进程隔离(PID:进程ID)
  • net:管理网络接口(NET:网络)
  • ipc:管理对 IPC 资源的访问(IPC:进程间通信(信号量、消息队列和共享内存))
  • mnt:管理文件系统挂载点(MNT:挂载)
  • uts:隔离主机名和域名
  • user:隔离用户和用户组(3.8以后的内核才支持)
func setNamespaces(daemon *Daemon, s *specs.Spec, c *container.Container) error {
    if c.HostConfig.PidMode.IsContainer() {
        ns := specs.LinuxNamespace{Type: "pid"}
        pc, err := daemon.getPidContainer(c)
        if err != nil {
            return err
        }
        ns.Path = fmt.Sprintf("/proc/%d/ns/pid", pc.State.GetPID())
        setNamespace(s, ns)
    } else if c.HostConfig.PidMode.IsHost() {
        oci.RemoveNamespace(s, specs.LinuxNamespaceType("pid"))
    } else {
        ns := specs.LinuxNamespace{Type: "pid"}
        setNamespace(s, ns)
    }
    return nil
}
CGroup 资源限制

通过namespace可以保证容器之间的隔离,但是无法控制每个容器可以占用多少资源, 如果其中的某一个容器正在执行 CPU 密集型的任务,那么就会影响其他容器中任务的性能与执行效率,导致多个容器相互影响并且抢占资源。如何对多个容器的资源使用进行限制就成了解决进程虚拟资源隔离之后的主要问题。

image.png

Control Groups(简称 CGroups)就是能够隔离宿主机器上的物理资源,例如 CPU、内存、磁盘 I/O 和网络带宽。每一个 CGroup 都是一组被相同的标准和参数限制的进程。而我们需要做的,其实就是把容器这个进程加入到指定的Cgroup中。深入理解CGroup,请点此

UnionFS 联合文件系统

Linux namespace和cgroup分别解决了容器的资源隔离与资源限制,那么容器是很轻量的,通常每台机器中可以运行几十上百个容器, 这些个容器是共用一个image,还是各自将这个image复制了一份,然后各自独立运行呢? 如果每个容器之间都是全量的文件系统拷贝,那么会导致至少如下问题:

  • 运行容器的速度会变慢
  • 容器和镜像对宿主机的磁盘空间的压力

怎么解决这个问题------Docker的存储驱动

  • 镜像分层存储
  • UnionFS