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容器作为云原生技术的重要组成部分与虚拟机一样均属于虚拟化技术的范畴。然而容器技术以其独特的优势在虚拟化领域中脱颖而出。与虚拟机不同容器能够摆脱操作系统的束缚实现更为轻量级的虚拟化其资源消耗显著降低且具备快速启动的特性。
容器的核心特点
容器也完美契合了虚拟化技术的四大核心原则分区、隔离、封装、以及相对硬件独立。 分区确保容器内部的应用能够独享一套硬件资源互不干扰。 隔离通过逻辑隔离机制建立多个容器间的屏障防止相互影响。 封装将整个容器封装在独立于物理硬件的文件集中便于管理和迁移。 独立容器可在相同的Linux内核上运行不受限于特定硬件展现了高度的灵活性。
与虚拟机的异同
虽然容器与虚拟机在虚拟化目标上相似但实现方式却大相径庭。容器同样需要类似Hypervisor的平台支持但这一平台在容器领域被称为“容器引擎”其中最知名的包括Docker、Podman、iSula等。特别是Docker已成为本次的主要讲解对象。然而值得注意的是近年来政策变化如Docker Hub的访问限制及操作系统更新如CentOS 7停止更新对Docker的安装与使用产生了一定影响具体安装步骤后续我们会展开。
跟虚拟机的异同表如下 容器的秒级启动能力
与虚拟机相比容器在隔离的同时还实现了秒级启动的壮举极大地提升了应用的部署与响应速度。 为应用量身打造的虚拟化基础
容器是专为应用设计的虚拟化基础设施。它允许开发者将应用及其依赖项打包成一个独立的、可移植的容器内部资源仅服务于特定应用从而实现了高度的资源优化。相比之下虚拟机则旨在提供一个通用的资源环境满足多种应用的需求。
容器的生命周期管理
容器能够像虚拟机一样完成从创建、运行到销毁的整个生命周期管理过程为应用的部署与维护提供了极大的便利。
容器的虚拟化实现机制
容器的虚拟化并非通过传统的Hypervisor进行硬件模拟而是依赖于容器引擎通过Namespace和Cgroup等机制对应用进行“欺骗”。具体而言Cgroup作为进程资源限制的手段确保容器内的应用不会过度消耗系统资源而Namespace则实现了进程、网络、挂载点等系统资源的隔离为容器内的应用创造了一个看似独立的操作系统环境。这种操作系统级别的虚拟化使得容器在轻量级、启动速度、资源消耗等方面展现出显著优势逐渐成为市场上的热门选择。 Cgroup也叫控制组本质上就是一种进程资源的一种限制手段比如限制进程之能够使用多少的核心跟内存资源。控制组是Linux内核提供的另一种机制用于限制、记录和隔离进程组所使用的物理资源如CPU、内存、磁盘I/O等。通过为容器分配特定的控制组容器引擎可以限制容器使用的资源量确保一个容器的资源使用不会影响到宿主机上的其他容器或进程。
命名空间是Linux内核提供的一种机制用于将系统资源如进程ID、网络接口、挂载点等隔离成多个虚拟环境。每个容器都可以有自己的命名空间从而实现进程、网络、挂载点等的隔离。例如容器A中的进程ID 1可能对应宿主机上的一个完全不同的进程ID而容器B中的进程ID 1又对应另一个进程ID。这种隔离使得容器内的应用感觉就像是在一个独立的操作系统上运行(但是实际上是共享操作系统)。
这里的“欺骗”实际上是指容器技术通过命名空间和控制组等机制对容器内的应用进行隔离和限制使得应用感觉像是在一个独立的操作系统环境中运行而实际上它们是在共享同一个宿主机的操作系统内核。这种方式实现了操作系统级别的虚拟化与传统的虚拟机技术相比容器技术更加轻量级启动和运行速度更快资源消耗也更少开始备受市场上的青睐。
图例子中呈现的主要nginx容器的内部发现之后nginx应用所需要的软件包而已其余的都没有甚至连基本的系统命名大多数都不集成。 容器的缺点
容器自身的实现的机制就决定了容器自身也会存在缺陷以及缺点
安全性
容器引擎的安全漏洞容器引擎如Docker本身可能存在安全漏洞。CVE常见漏洞和披露已经记录了多项与Docker相关的安全漏洞包括权限提升和信息泄露等。这些漏洞可能会被攻击者利用对容器内部的应用或宿主机造成威胁。
** 镜像安全**容器镜像的安全性直接影响到容器的安全性。镜像可能包含基础软件的漏洞、恶意脚本或被篡改的代码。例如Docker Hub等镜像仓库中的镜像可能由个人开发者上传质量参差不齐甚至可能包含恶意漏洞。
** 内核隔离性不足**尽管Linux内核的Namespace技术提供了进程、网络、挂载点等资源的隔离但仍有部分关键内容没有被完全隔离。例如/proc、/sys等目录可能泄露宿主机上的关键信息让攻击者有机会利用这些信息对宿主机发起攻击。此外一旦内核的Namespace被突破攻击者可能直接获得对宿主机的控制权。
隔离性
** 共享内核**所有容器共享宿主机的操作系统内核。这意味着容器之间的隔离性依赖于内核的安全性和隔离机制的有效性。如果内核存在漏洞或隔离机制被绕过容器之间的隔离性将被打破。
** 命名空间的不完全隔离**如前所述Linux内核的Namespace技术虽然提供了多种资源的隔离但仍有部分关键内容未被完全隔离。这限制了容器在隔离性方面的表现。
** 容器逃逸风险**由于隔离性的不足攻击者可能利用容器内的漏洞或不当配置实现容器逃逸即突破容器的隔离边界对宿主机或其他容器 造成威胁。
资源限制
** 依赖宿主机资源**容器直接运行在宿主机的操作系统内核上共享宿主机的CPU、内存、磁盘等资源。因此容器的资源限制能力依赖于宿主机资源的分配和管理。
** Cgroup的限制**虽然Cgroup控制组机制可以对容器的资源使用进行限制和记录但这种限制是在操作系统层面实现的而非硬件层面。这意味着在极端情况下如果容器消耗过多资源仍可能对宿主机的性能造成影响。
** 资源竞争**在宿主机上运行多个容器时容器之间可能会相互竞争资源。如果没有适当的资源限制和管理策略可能会导致资源使用不公平或资源耗尽的情况。 总的来说容器技术是一种高级的应用打包与部署解决方案它不仅仅是虚拟化的一种形式更是应用分发与部署的革命性突破。容器能够将应用程序及其依赖项、必要的系统库文件等所有必要元素封装在一起形成一个可移植的单元。这意味着无论是在开发、测试还是生产环境中只要环境支持容器运行就可以直接部署并运行该容器无需进行额外的配置或修改。
传统的应用部署过程复杂且耗时涉及到虚拟机的申请、操作系统的安装、网络配置、依赖管理、环境变量设置等多个步骤。而容器技术通过预制的容器镜像简化了这些流程。开发者只需关注应用的开发与测试将应用及其依赖项打包成容器镜像后运维人员即可轻松地在任何支持容器的平台上部署运行极大地提高了部署效率和灵活性。
容器的运行依赖于容器引擎它是容器技术架构中的核心组件。容器引擎负责管理容器的生命周期包括创建、运行、停止和删除等操作。类似于虚拟机需要Hypervisor来支持运行容器也需要容器引擎来提供运行环境和必要的管理功能。在众多容器引擎中Docker因其易用性、强大的功能和丰富的生态系统而广受欢迎但市场上也存在其他优秀的容器引擎供选择。
到了这里相比现在对容器有了一个更清晰的了解了吧^_^如果想学习得更多可以来我的知识星球学习哈。
