[译] Docker 生态系统一览 - Containers, Moby, Swarm, Linuxkit, containerd, Kubernetes ..

Table of Contents

原文链接:An Overall View On Docker Ecosystem — Containers, Moby, Swarm, Linuxkit, containerd, Kubernetes ..

本文的目标是分享容器技术的整体视图。不涉及技术细节,而是对容器和 Docker 进行全局视图。

从 Docker 第一个版本诞生以来发生了很多的变化,这让试图学习这项技术的工程师和开发人员感到困惑。

本文将说明容器生态系统中的不同概念,它们之间的关系,Docker 介绍以及 2018 年以来最重要的里程碑。

所有的图片均来自 docker.com 网站。


1 Docker

Docker 是使用容器更轻松的创建,部署,和运行应用程序的工具。

容器并不是一个新兴的技术,Docker 的普及给人了一种它是唯一使用容器的错觉,但事实上不是这样的。

下面这些也使用了容器技术:

  • Chroot Jail
  • FreeBSD Jails
  • Linux-VServer
  • Solaris Containers
  • OpenVZ
  • Process LMCTFY
  • Docker
  • RKT
  • Chroot Jail

Chroot Jail:

(Change root)

在 1979 年就发明了,也被认为是最早的容器化技术,它允许你将子进程和操作系统的其余部分隔离开。

The FreeBSD Jail:

FreeBSD Jail 是一个操作系统级虚拟化的实现。它也是操作系统级首批虚拟化技术之一。

Linux VServer

使用已添加到 Linux 内核的操作系统级虚拟化功能的虚拟专用服务器。

Oracle Solaris Containers

专为 X86 和 SPARC 系统设计的操作系统级虚拟化技术。solaris 容器是系统资源控制和「区域」提供的边界分离的组合。

OpenVZ

操作系统级别的虚拟化,它允许你创建多个安全隔离的 Linux 容器,称之为 VPS。

Process Containers

Process Containers 是由谷歌工程师开发的,更多的被称为 cgroups 或者控制组。

LXC

(Linux containers, or LXC)

它是一种操作系统级虚拟化技术,允许使用单个 Linux 内核在控制主机上运行多个隔离系统。

Warden

最初使用 LXC 作为容器运行时,后来被 CloudFoundy 的实现取代。

LMCTFY

(Let me contain that for you)

谷歌容器栈的开源版本。

谷歌工程师在 licontainer 基础上和 Docker 团队合作,将其核心概念和抽象移植到该项目中。

该项目没有积极的开发,未来可能被 libcontainer 取代。

Docker

Docker 是一个将应用程序和依赖项目打包到一起,然后几乎可以在任何服务器容器上运行的工具。

RKT

(Rocket)

它是一个专注于安全性和开放标准的应用程序容器引擎。


由上面可以看到,Docker 不是最早的一个容器化技术,但的确是最出名的一个。

该技术于 2013 年推出,在过去的几年不断变化和发展。

docker-infrastructure.png

这些是 Docker 平台主要的组件。

在架构上,Docker 位于应用程序和基础设施之间。它封装了行业标准的容器运行时 containerd,一个名为 docker Swarm 的本地编排工具,社区版(Docker 的开源版本)和提供商业管理服务的企业版。

2 让我们深入的了解一些概念和工具,比如 containerd 和 LXC

2.1 Docker & LXC

Docker 的第一个执行环境时 LXC,从 0.9 版本开始被 libcontainer 取代。

2.2 Docker & libcontainer

libcontainer 是 Linux 基础设施的 Docker 接口比如 Cgroups,namespaces,netlink 和 netfilter。

docker-libcontainer.jpeg

2.3 2015 - Docker & runC

2015 年,Docker 宣布使用轻量级的、可移植的运行时 runC,它基本上是一个直接使用 libcontainer 的命令行工具,而无需通过 Docker 引擎。

runC 的目标是使标准容器随处可用,该项目转赠给了 OCI。

2.4 Docker & The Open Containers Initiative

OCI 是一个轻量级的,开放的治理结构(项目),由 Docker,CoreOS 和其他容器行业的领导者在 2015 年推出。

它维护了像 runC,运行时和镜像规范。它的目的是围绕容器行业制定标准,因此如果你使用 Docker 创建容器,也可以在任何其他引擎上运行。

2.5 2016 - Docker & containerd

2016 年,Docker 拆分出 containerd ,并把它捐赠给新的社区项目。containerd 从核心的 Docker 引擎中移出,并变成一个单独的守护进程。

2.6 Docker 组件

docker-component.png

因此,Docker 从一个单一的软件转变成了一组独立的组件和项目。

1、Docker 是怎样创建一个容器的?

  • Docker 引擎创建镜像
  • 传递给 containerd
  • containerd 创建 containerd-shim
  • containerd-shim 使用 runC 运行一个容器
  • containerd-shim 允许运行时(这种情况下是 runC)在启动后推出

2、这个模型的两个主要好处是:

  • 运行守护进程减少容器
  • 重启或者升级引擎不影响正在运行的容器

2.7 2017 - 容器成为了主流

2017 是容器成为主流的一年,这也是 Docker 在 Linux 之外构建多个 Docker 版本的原因(Docker for Mac,Docker for Windows,Docker for AWS,GCP,等等)。

随着容器大规模采用,Docker 公司意识到需要的新的生产模型,这就是它启动 Moby 项目的原因。

3 Moby 项目

Moby 开始实现新的协作和生产级别,这是一个开源项目,旨在推进软件容器化运动。

它提供了一组包含许多组件的 lego,将他们组装成基于容器的自定义系统的框架。

Docker 生产模型的开始就像任何其他常见的开源单片项目一样

moby-01.png

它开始将单个项目拆分为不同的开放组件

moby-02.png

然后允许共享这些组件和组件的模型

moby-03.png

最后,在一个组件和公共组件上提供更多的协作模型

moby-04.png

3.1 现在,我们来一起看看 Moby 项目的组件

3.1.1 Containerd_

Containerd 是行业的核心运行时。它可用作 Linux 和 Windows 的守护程序,它管理整个容器生命周期,如图像传输和存储,容器执行和监视,低级存储和网络附件。

3.1.2 Linuxkit

Linuxkit 是另一个 Moby 项目的组件,它是为容器构建安全,可移植和精益操作系统的工具。

它目前被下面这些(组织)支持:

  • 本地的虚拟机管理程序,比如 hyper-v 和 vmware
  • 一些基于云的平台,像 AWS,GCP,Azure
  • packet.net 上的 baremetal

3.1.3 Infrakit

Infrakit 也是 Moby 项目的一部分。

它是用于创建和管理声明的、不可变更和自我修复基础结构的工具包。

Infrakit 旨在自动化基础架构的设置和管理,以支持分布式系统和更高级别的容器编排系统。

它的使用场景是编排引导,类似 Docker Swarm 和 Kubernetes 或者在某些公有云(如AWS)及其自动缩放组中创建自动缩放集群。

3.1.4 Libnetwork

Libnetwork 是用于连接容器的 native Go 实现。

它支持网络驱动程序和插件的开发,旨在满足容器的中网络的「可组合」需求。

3.1.5 Docker & Docker Swarm

Swarm 是 Docker 引擎构建的编排工具。起初是一个独立的工具,在 1.12 版本之后包含在 Docker 中。它使用 Docker CLI 创建 swarm 集群、部署和管理应用程序和服务。

docker-infrastructure.png

3.1.6 Docker & Kubernetes

在 2017 年 10 月份宣布,将 Kubernetes 本地集成到 Docker 中,这是很重要的一次变更。

通过这种集成,Docker 用户和开发人员可以选择使用 Kubernetes 和 Swarm 协调容器工作负载。

(moby-kubernetes.png

即将推出的支持 Kubernetes 的 Docker 版本将允许用户将他们的 Docker Compose 应用程序部署为本地的 Kubernetes Pod 和服务。

Kubernetes 被认为是和 Swarm 一样的本地编排工具

docker-now.png

3.1.7 从 2013 年到 2017 年 Docker Pulls 情况

docker-pull-2013-2017.png


在本文中,我们介绍了 Docker 的不同里程碑和延边,并发现了一些工具,比如 libcontainer,libnetwork,RunC,Swarm,Containerd 和 Linuxkit。


4 笔者:一些补充

4.1 LXC vs Docker

docker_vs_lxc.png

4.2 containerd

containerd 是一个行业标准的运行时,强调简单行、健壮性、可移植性。

下面是来自官网的架构图:

containerd-architecture.png

containerd 是 Linux 和 Windows 上的守护进程。它管理主机系统上完整的生命周期,从图像传输和存储到容器执行和监控,再到低级存储,再到网络附件。

从架构图上可以看到底层的 runtime 管理器用的是交互用的是 runc 或者操作系统特定的库来处理的。

4.3 RunC

runc 的前身是 libcontainerrunc = libcontainer + client ,所以官方说的是符合 OCI 规范的管理容器的 CLI 工具。容器这里对应的是 libcontainer。

注意,基于 OCI 标准实现的运行时,不止有 runc,还有虚拟机运行 runv: Hypervisor-based Runtime for OCI 以及 huawei-openlabl: oct 等。这就是指定标准的好处。

再注意,runc 是独立于 Docker 的,它是比 Docker 更轻量级的,而且是符合 OCI 标准化的,Docker 不具备这些。

4.4 OCI

OCI open container initiative,开放容器协议,是一个轻量级的,开放的治理结构(项目),在 Linux 基金会的支持下成立,旨在围绕容器格式和运行时创建的开放行业标准。OCI 于 2015 年 6 月 22 日由 Docker,CoreOS 和其他容器行业领导者推出。

OCI 目前包含两个规范:运行时规范(runtime-spec)和镜像规范(image-spec)。

简单讲就是,OCI 的存在是为了避免容器生态系统混乱无序,从而定义规范,什么是「容器」,以方便大家有一致的共识。

Date: 2018-12-17 17:11

Author: JerryZhang