容器技术基础原理

chroot

chroot是linux系统的一个操作,针对正在运行的软件的进程和它的子进程。

一个运行在这个环境下经由chroot设置根目录的程序,它不能够对这个指定的根目录之外的文件进行读取更不能进行修改

chroot 就是可以改变某进程的根目录，使这个程序不能访问目录之外的其他目录

chroot /home/admin/rootfs /bin/bash 启动一个sh进程,并且把 /home/centos/rootfs 作为 sh 进程的根目录

镜像

它是一个只读的文件和文件夹组合.它包含了容器运行时所需要的所有基础文件和配置信息,是容器启动的基础.所以想启动一个容器,那首先必须要有一个镜像

镜像是一个特殊的文件系统，它提供了容器运行时所需的程序、软件库、资源、配置等静态数据。即镜像不包含任何动态数据，镜像内容在构建后不会被改变

容器

镜像是静态的只读文件，而容器带有运行时需要的可写文件层，并且容器中的进程属于运行状态。即容器运行着真正的应用进程。容器有初建、运行、停止、暂停和删除五种状态

云原生的代表技术包括容器，服务网格，微服务，不可变基础设施和声明式API

可变的基础设施

软件开发完成后，需要工程师或管理员通过SSH 连接到他们的服务器上，然后进行一些脚本安装、deb/rpm 包的安装工作，并逐个机器地调整对应的配置参数及文件。后续还会根据需要对该环境进行不断更改，比如 kernel 升级、配置更新、打补丁等

不可变基础设施

不可变基础设施部署完成以后，便成为一种只读状态，不可对其进行任何更改。如果需要更新或修改，就使用新的环境或服务器去替代旧的。不可变基础设施带来了更一致、更可靠、更可预测的设计理念，可以缓解或完全避免可变基础设施中遇到的各种常见问题

借助容器技术我们可以自动化地构建出不可变的、可版本化管理的、可一致性交付的应用服务体系，这里包括了标准化实例、运行环境等

容器单进程模式

容器实际上是一个“单进程”的模型。因为如果你在容器里启动多个进程，这将会带来很多麻烦。不仅它们的日志记录会混在一起，它们各自的生命周期也无法管理。
只有一个进程的PID可以为 1，如果PID为1的进程这个时候挂了，或者说失败退出了，那么其他几个进程就会自然而然地成为“孤儿”，无法管理，也无法回收资源

docker名称空间隔离

pid namespace：用于隔离进程 ID

net namespace：隔离网络接口，在虚拟的 net namespace 内用户可以拥有自己独立的 IP、路由、端口等

mnt namespace：文件系统挂载点隔离

ipc namespace：信号量,消息队列和共享内存的隔离

uts namespace：主机名和域名的隔离

docker容器进程架构

runC是 Docker 官方按照 OCI 容器运行时标准的一个实现.通俗地讲runC 是一个用来运行容器的轻量级工具，是真正用来运行容器的

containerd是 Docker 服务端的一个核心组件，它是从dockerd中剥离出来的 ,它的诞生完全遵循 OCI 标准,是容器标准化后的产物.containerd通过 containerd-shim 启动并管理 runC,可以说containerd真正管理了容器的生命周期

containerd-shim的主要作用是将 containerd 和真正的容器进程解耦，使用 containerd-shim 作为容器进程的父进程，从而实现重启 containerd 不影响已经启动的容器

dockerd 启动的时候，containerd 就随之启动了,dockerd与containerd一直存在。当执行docker run命令通过 busybox 镜像创建并启动容器时，containerd 会创建 containerd-shim 充当 “垫片” 进程

busybox 是一个集成了数百个 Linux 命令（例如 curl、grep、mount、telnet 等）的精简工具箱，只有几兆大小，被誉为 Linux 系统的瑞士军刀。我经常会使用 busybox 做调试来查找生产环境中遇到的问题

docker镜像构成原理

Dockerfile 的每一行命令都会生成一个独立的镜像层，并且拥有唯一的ID
Dockerfile 的每一行命令，都生成了一个镜像层，每一层的 diff 夹下只存放了增量数据
分层的结构使得 Docker 镜像非常轻量，每一层根据镜像的内容都有一个唯一的 ID 值，当不同的镜像之间有相同的镜像层时，便可以实现不同的镜像之间共享镜像层的效果
镜像的实现原理：
镜像是由一系列的镜像层（layer ）组成，每一层代表了镜像构建过程中的一次提交，当我们需要修改镜像内的某个文件时，只需要在当前镜像层的基础上新建一个镜像层，并且只存放修改过的文件内容。分层结构使得镜像间共享镜像层变得非常简单和方便