容器技术之ChrootDocker

chroot

容器技术从1979年chroot的首次问世便已崭露头角。

维基百科对chroot的定义如下：

是在 Unix 和 Linux 系统的一个操作，针对正在运行的软件进程和它的子进程，改变它外显的根目录。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根目录之外的文件进行访问动作，不能读取，也不能更改它的内容。

通俗地说，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，这个跟我们在一个容器中是很相似的。下面我们通过一个实例来演示下 chroot。

chroot实例说明：

1)、mkdir rootfs

#在当前目录下创建一个名称为：rootfs 的目录

2)、cd rootfs

3)、docker export $(docker create docker101tutorial) -o docker101tutorial.tar
#将容器名为：docker101tutorial的文件系统作为一个docker101tutorial.tar归档文件导出到docker101tutorial.tar中并保存

#也可以简单理解为在rootfs下创建了一些目录和放置了一些二进制文件

4)、tar -xf docker101tutorial.tar

#解压docker101tutorial.tar文件内容

5)、ls

#查看当前 rootfs 目录下的文件内容

6)、chroot /Users/xiaoqin.wu/rootfs /bin/sh

#启动一个sh 进程，并且把 /Users/xiaoqin.wu/rootfs 作为sh 进程的根目录

对比上图中命令5：ls查看/Users/xiaoqin.wu/rootfs目录下文件内容的结果与在sh进程中使用命令7：ls查看当前进程的结果是一致，至此，说明使用chroot实现了当前进程与主机的隔离，一个目录隔离的容器就完成了，但是还不能称之为一个容器。

原因如下：
使用命令8：netstat -nr查看路由信息

由结果发现，网络信息并未隔离，实际上进程等信息此时也并未隔离，要想实现一个完整的容器，需要Linux的其他三项技术来实现，分别是:

Namespace
Cgroup
联合文件系统

Docker

2013年，Docker的横空出世使得容器技术迅速发展

Docker是利用Linux的Namespace、Cgroup、联合文件系统三大机制来保证实现的。

原理如下：

Namespace：

是 Linux 内核的一项功能，该功能对内核资源进行隔离，使得容器中的进程都可以在单独的命名空间中运行，并且只可以访问当前容器命名空间的资源。

Namespace 可以隔离进程 ID、主机名、用户 ID、文件名、网络访问和进程间通信等相关资源。

Docker 主要用到以下五种命名空间。

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。

Cgroups：

是一种 Linux 内核功能，可以限制和隔离进程的资源使用情况（CPU、内存、磁盘 I/O、网络等）。在容器的实现中，Cgroups 通常用来限制容器的 CPU 和内存等资源的使用。

联合文件系统：

用于镜像构建和容器运行环境。

联合文件系统，又叫 UnionFS，是一种通过创建文件层进程操作的文件系统，因此，联合文件系统非常轻快。Docker 使用联合文件系统为容器提供构建层，使得容器可以实现写时复制以及镜像的分层构建和存储。常用的联合文件系统有 AUFS、Overlay 和 Devicemapper 等。

从1973年chroot的出现至2013年，因为Docker加入了镜像功能，并且封装了镜像仓库使得镜像分发更加方便。因此在2013年Docker最终爆发，成为容器技术的代表。

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