容器技术架构、网络和生态详解

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      谈起容器技术,不得不提Docker技术。Docker 是 PaaS 提供商 DotCloud 开源的另一2个 高级容器引擎,源代码托管在 Github 上,基于Go语言并遵从Apache2.0协议开源。Docker至少物理行业的集装箱对物流的影响一样,成为Container上运行镜象的统一打包和交换的标准。

      朋友知道,Docker使用了容器的环境隔离和资源限制技术,把镜像和运行环境打包到Image中。Register支持容器上传和下载功能。Docker一齐提供了Build,Ship和Run,运维只需用在环境重配置好Docker,剩下的工作可是部署容器,实现Build Once Run Anywhere和Configure Once Run Anything;从而能助 了容器技术的爆发。

      在架构上,Docker采用Client Server模式和插件式采集,Docker的后端采用非常松耦合的架构,模块之间相互独立,用户通过Docker Client与Docker Daemon建立通信,并发送请求给Docker Daemon。Docker Daemon提供Server功能接受Docker Client的请求;但是通过Engine执行Docker内部的一系列工作,要素工作后会以另一2个 Job的形式的处在。

      Docker讲底层容器运行时剥离出来,实现更好的平台无关性。LibContainer是对各种容器的抽象,发展为RunC,并贡献给OCP组织作为定义容器环境的标准。Docker容器的三大编排工具,Compose、Swarm和Machine。Compose是服务编排工具,是定义和运行Docker主机上多容器应用的工具,通过单独文件,定义多容器应用并运行容器。

      Docker的网络技术和能力无缘无故是容器技术中最难、也是最不看好的技术之一,Libnetwork是Docker公司正在开发的新的网络底层架构,由libcontainer和Docker Engine中的网络相关的代码合并而成。Libnetwork的目标是引入了容器网络模型(CNM),并为程序运行运行运行提供一致的编程API接口以及网络抽象。 Libnetwork的容器网络模型所含了另一2个 重要概念,Network Sandbox,Endpoint和Network。

      Weave创建了Networking Plugin技术,目前心智心智心智成熟期期期是什么期期 图片 的有Networking Plugin和Volume Plugin。

     Weave方案所含两大组件,用户态Shell脚本和Weave虚拟路由容器。Weave虚拟路由容器需用在每个宿主机上布置第三方插件,把不同宿主机的Route容器连接起来,使得Docker工具生态无缝集成到Docker。(而且 网络方案介绍,请参看<容器技术架构、网络和心态详解>电子书)

      Weave创建另一2个 虚拟网络,链接多个主机的Docker容器,并使朋友都能能被自动发现,对使用该网络的应用来说,很多容器就像是链接在同另一2个 网络交换机上,很多配置端口映射、链路等参数。

容器和容器OS

      CoreOS是最为受欢迎的容器虚拟化OS,专为Docker设计和内核裁剪。 CoreOS所含另一2个 关键容器集群管理工具,etcd主要实现集群服务发现、信息共享和数据同步;而Fleet实现集群状况维护、容器操作和确保服务一致可用。

      VMware也推出了容器OS系统Photon,在VMware上创建VM,只要安装Photon系统即可部署运行容器,只要支持目前主流的Docker、Rkt和PGC容器平台。Photon都能能容器管理认证工具Lightwave配合,都能能实现更好的权限管理。

Docker容器和存储

      Docker容器在数据读写和存储上,是采用分层和COW的存储技术实现,Docker有并是否的COW文件系统不支持数据持久保存,在容器被删除或重启后,以前的文件更改就会丢失(变化的数据被以COW写到另一2个 新的位置)。

      Volume的引入难能可贵解决了数据丢失问題,只要当容器迁移后,数据卷无法跟随Docker容器一齐迁移,ClusterHQ的Flocker的跳出 恰恰解决Volume的欠缺,使得数据跟随Docker迁移。

      Flocker的容器和存储卷迁移分为全迁移和增量同步另一2个 过程,配置文件描述Docker部署措施和状况,运行配置则生效(迁移Redis);以迁移本地存储(非共享存储)为例,整个过程为先打快照,全迁移,增量同步。

      Flocker以Docker Volume Plugin的措施部署在Docker中,与Docker集成。目前共享存储的支持能力比较心智心智心智成熟期期期是什么期期 图片 ,支持的产品包括AWS EBS、Scale IO和XtremIO等,只要支持如AWS、Rackspace等云平台;本地存储措施在技术心智心智心智成熟期期期是什么期期 图片 度上并不高。

      Flocker通过Storage Driver屏蔽存储差异,并通过存储提供的Flocker标准接口实现对底层存储操作,当主机容器在不同主机间迁移时,Flocker只需用对容器的Volume进行主机的重映射。

Docker与PaaS

      随之容器的发展,CaaS容器即服务的概念也应时而生,其大意可是基础设施以容器的措施来供给给应用使用。以容器为单位成为PaaS的共识,基于Docker的容器打包和采集有望成为PaaS平台的标准, Docker将大幅拓宽PaaS的应用范围,并能助 PaaS的快速发展。

      基于容器的打包一统新一代PaaS,第三代PaaS,DEIS、Flynn等均基于Docker,挑战老的PaaS平台。

      PaaS可能性跳出 了数年时间,第一批是Azure和Heroku等公用云服务,以前跳出 的Cloud Foundry和OpensShift允许用户建立此人 的PaaS,包括了内部数据中心以及云环境。现在,第三代PaaS浪潮正在到来。

      Flynn是另一2个 开源的PaaS平台,可自动构建部署任何应用到Docker容器集群上运行,其功能社会形态与组件设计小量参考了传统的PaaS平台Heroku。Flynn目前还后会很稳定。但整个系统非常灵活,相互松耦合,便于任意组件的替换。

Docker与IaaS平台

      主流IaaS云平台都支持Docker的运行 (AWS、Google Compute Engine、Rackspace等)。Docker弥合了不同IaaS之间的差异,Docker的轻量和可移动性使得其比较适合用在Hybrid Cloud中。降低了IaaS服务商用户粘性,使得跨云服务商迁移更加自由。从而使得IaaS服务商被管道化。可能性Container把安全问題解决了,可能性就会有比较大的变化。

      跳出 基于Docker的Container as a Service或Orchestration as a Service,如Tutum,都能能解决IaaS的锁定,甚至很多关心是运行在物理设施上,还是运行在哪家IaaS平台上。

      2014年6月Rackspace签署和CoreOS合作协议协议提供Baremetal as a Service方案OnMetal,结合了云计算的灵活性和基于container的高性能虚拟化,提供single tenant baremetal cloud serivce。而且 模式将影响当前以虚拟机为核心的IaaS平台,预计后续可能性跳出 一齐提供Docker over Baremetal、 Docker over VM和VM有并是否混合的资源分配和调度云平台。

     Docker也引发了基于容器的应用集群管理平台,如Kubernetes得到了微软、红帽、IBM、Vmware、Docker、Mesosphere、CoreOS和SaltStack等多家厂商的支持。容器集群管理技术可能性因为Openstack边缘化。

Docker与Openstack

      从目前来看,Docker集成到OpenStack的方案主要有下面有并是否方案。主流观点认为基于Nova调度和管理Docker容器都能能 发挥Docker的优势,而把Docker与Heat集成更能发挥其优势。

      Docker Driver for Nova通过nova-api,docker driver作为hypervisor部署。原理很好理解,nova-computer-api调用virt api 将nova docker driver作为http agent和docker rest api互通,从而控制docker和与容器的通信。另外,glance作为docker register服务的本地节点,提供image服务。而且 措施不支持Docker的而且 高级社会形态。

      Docker Plugin for Heat通过Heat组件来实现。利用heat来管理docker的资源模板,曾经都能能解决nova仅仅在hypervisor层面对docker管理的限制,比如而且 docker有并是否构建的能力,或是docker容器之间的网络管理等。而且 措施并能充分利用Docker的API,但欠缺quota、 host aggregate 调度机制,都能能 用Glance来管理镜像。

Docker与DevOps

      基于Docker都能能更好的实现DevOps。难能可贵有而且 工具适合DevOps部署,使开发人员和操作更贴近,但Docker是另一2个 与DevOps原则密切相关的框架。使用Docker,开发人员都能能专注于朋友的代码,而并不担心在生产环境中运行它们的负面影响。

      DevOps团队都能能将整个容器作为容器解决,文件系统和依赖关系管理的分层措施使得环境的配置更容易维护。在相同的源代码控制系统(如Git工作流程)中版本化和维护Dockerfiles使得它非常有效地管理多个开发/测试环境。不同环境的多个容器都能能在同一VM上运行时被隔离。Docker还都能能很好地使用现有的工具,如Jenkins,Chef,Puppet,Ansible,Salt Stack,Nagios和Opsworks。

      Docker有可能性对DevOps生态系统产生重大影响。它都能能从根本上改变开发人员和运营专业人员合作协议协议的措施。新兴DevOps公司,如CloudMunch,Factor.io,Drone.io可能性需用采用Docker并将其带入朋友的CI和CD解决方案。

Docker与微服务架构

      基于Docker容器和其生态系统的微服务架构是下一代PaaS的核心,在Docker跳出 以前,难能可贵朋友谈论微服务架构,只要难能可贵是这麼实现的。微服务要运行,首先需用一套执行的环境。这套环境都能能 对内部有依赖性。一齐,执行环境的粒度又需用足够的小,曾经并能称之为”微“,只要必然是对资源的巨大浪费。另一2个 微服务都能能跑在一台虚拟机上面,只要虚拟机粒度很多,即使最小的虚拟机,也至少后会另一2个 核。服务另一2个 用户的服务,显然用不了另一2个 核。一齐,虚拟机有这麼一套方便的管理机制,并能快速的让有有哪些服务之间并能组合和重构。

      Docker跳出 以前,朋友就看了微服务的另一2个 非常完美的运行环境。另一2个 容器可是另一2个 删改的执行环境,不依赖内部任何的东西,具备独立性。一台物理机器都能能一齐运行成百上千个容器,粒度细。其计算粒度足够的小。容器都能能在秒级进行创建和销毁,非常适合服务的快速构建和重组。数量众多的容器编排管理工具,并能快速的实现 服务的组合和调度。

      目前围绕Docker已形成庞大的生态系统,所含编排/调度、容器/OS、应用部署、网络/SDN、Hosting/SP、Big Data、配置管理工具、开发工具等。

      互联网厂商/云服务商加入Docker生态圈,在容器部署、管理、编排等领域发力,抢占容器集群管理的标准控制权,积极部署Container和仓储服务,打造基于每个人云服务的应用生态体系。

       Docker将催生云计算服务标准化,都能能在系统的构建者和使用者之间划出四根清晰的界限,将IT系统的交付标准化。譬如游戏的开发商都能能交付标准化的服务给游戏的发行商,发行商在不依赖开发商的状况下并能独立运营系统,可能性交由第三方运营系统。

       Docker Hub为组件/系统提供商建立了另一2个 部署到Docker 上的生态、App Market 环境。此人 应用的普及依赖公有仓库,企业级应用普及依赖私有仓库。为私有容器提供安全、高速访问和多云联通。

Docker的挑战者Rocket

      CoreOS 使用 Docker 容器构建其服务,并对 Docker 项目做出巨大贡献。但2014年CoreOS签署正在开发此人 的容器引擎Rocket ,可能性其不同Docker 的发展方向。CoreOS在 Docker 早期以前认为 Docker 在为开发人员提供另一2个 标准的容器架构,错综复杂了开发人员的日常工作。但是发现 Docker在获得很多资金后的使命可能性扩张很多,现在后会在谈论 Docker 容器,可是 Docker平台。

      Docker的Roadmap表明旨在你要构筑另一2个 删改的Docker平台,包括Machine (系统配置)、Swarm (Docker 化应用的原生集群)、Compose (多容器应用组装)。Docker的发展方向将对Docker的附近生态产生错综复杂影响,后续可能性面临更多来自生态的挑战,

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