第十二章 底层实现

Docker 底层的核心技术包括 Linux 上的命名空间 (Namespaces)、控制组 (Control groups)、Union 文件系统 (Union file systems) 和容器格式 (Container format)。

我们知道，传统的虚拟机通过在宿主主机中运行 hypervisor 来模拟一整套完整的硬件环境提供给虚拟机的操作系统。虚拟机系统看到的环境是可限制的，也是彼此隔离的。 这种直接的做法实现了对资源最完整的封装，但很多时候往往意味着系统资源的浪费。 例如，以宿主机和虚拟机系统都为 Linux 系统为例，虚拟机中运行的应用其实可以利用宿主机系统中的运行环境。

我们知道，在操作系统中，包括内核、文件系统、网络、PID、UID、IPC、内存、硬盘、CPU 等等，所有的资源都是应用进程直接共享的。 要想实现虚拟化，除了要实现对内存、CPU、网络 IO、硬盘 IO、存储空间等的限制外，还要实现文件系统、网络、PID、UID、IPC 等等的相互隔离。 前者相对容易实现一些，后者则需要宿主机系统的深入支持。

随着 Linux 系统对于命名空间功能的完善实现，程序员已经可以实现上面的所有需求，让某些进程在彼此隔离的命名空间中运行。大家虽然都共用一个内核和某些运行时环境 (例如一些系统命令和系统库)，但是彼此却看不到，都以为系统中只有自己的存在。这种机制就是容器 (Container)，利用命名空间来做权限的隔离控制，利用 cgroups 来做资源分配。

本章内容

• 基本架构
• 命名空间
• 控制组
• 联合文件系统
• 容器格式
• 网络