云原生：容器技术全解！

容器技术则是基于操作系统的抽象，只对操作系统必要的接口、配置文件进行虚拟化，构造了一种轻量的虚拟环境。极大地增加了配置效率。动态分配硬件资源，提高了资源利用率。

传统的虚拟化技术，创建环境、部署应用、应用的移植性很繁琐，比如把vmware的虚拟机迁移到KVM里就很繁琐，需要做镜像格式的转换。有了容器技术以后，可以轻松实现实现各环境灵活迁移和部署，容器技术的特点可以总结为以下几点：

1.极其轻量：只打包了必要的Bin/Lib。

2.秒级部署：根据镜像的不同，容器的部署大概在毫秒与秒之间就可以完成。

3.易于移植：一次构建，随处部署，实现各环境灵活迁移，Docker镜像可在所有主流 Linux 发行版、Microsoft 平台灵活迁移，极大减轻了开发和部署工作量，提高开发效率。

4.安全隔离：容器会在操作系统级别虚拟化 CPU、内存、存储和网络资源，为开发者提供在逻辑上与其他应用相隔离的沙盒化操作系统接口。

5.弹性伸缩：Kubernetes、Swam、Mesos这类开源、方便、好用的容器管理平台有着非常强大的弹性管理能力，同时减少资源的消耗冲突。

6.版本控制：每个容器的镜像都有版本控制，可以对历史版本进行追踪和差异比较。

1、镜像

容器的镜像通常包括操作系统文件、应用本身的文件、应用所依赖的软件包和库文件。为了提高容器镜像的管理效率，容器的镜像采用分层的形式存放。容器的镜像最底层通常是Linux的rootfs和系统文件，再往上则是各种软件包层。这些文件层在叠加后成为完整的只读文件系统，最终挂载到容器里面。在运行过程中，容器应用往往需要写入文件数据，容器引擎为此需再创建一个可写层，加在镜像的只读文件系统上面。使用分层的容器镜像之后，镜像的下载和传输更加便利，只需要在宿主机上把缺少的镜像文件层次下载即可，无需整个镜像传送。

2、容器编排

容器编排工具通过对容器服务的编排，决定容器服务之间如何进行交互。容器编排工具一般要处理以下几方面的内容：

容器的编排一般是通过描述性语言YAML或者JSON来定义编排的内容。目前主要的编排工具有Docker compose和基于Google的Kubernetes helm等。

3、容器集群

容器集群是将多台物理机抽象为逻辑上单一调度实体的技术，为容器化的应用提供资源调度、服务发现、弹性伸缩、负载均衡等功能，同时监控和管理整个服务器集群，提供高质量、不间断的应用服务。容器集群主要包含以下技术：

· 资源调度:主要以集中化的方式管理和调度资源，按需为容器提供 CPU、内存等资源。

· 服务发现：通过全局可访问的注册中心实现任何一个应用能够获取当前环境的细节，自动加入到当前的应用集群中。

· 弹性伸缩：在资源层面，监控集群资源使用情况，自动增减主机资源；在应用层面，可通过策略自动增减应用实例来实现业务能力的弹性伸缩。

· 负载均衡：当应用压力增加，集群自动扩展服务将负载均衡至每一个运行节点；当某个节点出现故障，应用实例重新部署运行到健康的节点上。

4、服务注册和发现

容器技术在构建自动化运维场景中，服务注册和发现是重要的两个环节，一般通过一个全局性的配置服务来实现。其基本原理类似公告牌信息发布系统，A 服务（容器应用或者普通应用）启动后在配置服务器（公告牌）上注册一些对外信息（比如IP和端口），B服务通过查询配置服务器（公告牌）来获取A注册的信息（IP和端口）。

5、热迁移

热迁移（Live Migration），又称为动态迁移或者实时迁移，是指将整容器的运行时状体完整保存下来，同时可以快速地在其他主机或平台上恢复运行。容器热迁移主要应用在两个方面：一是有多个操作单元执行任务，热迁移能迅速地复制与迁移容器，做到无感知运行作业；二是可以处理数据中心中集群的负载均衡，大量数据涌来无法运行计算时，可利用热迁移创建多个容器处理运算任务，调节信息数据处理峰谷，配置管理负载均衡比例，降低应用延迟。

五、容器技术与相关技术的关系

1、容器与云计算

虚拟化是云计算的重要基础，容器定义了一套从构建到执行的标准化体系，改变了传统的虚拟化技术，深度影响了云计算领域，容器是云计算的未来。以Docker 为代表的容器技术越来越深刻地影响云计算，也改变我们的日常开发、运维和测试。相比于虚拟机，容器的轻量、快速启动和低开销，以及基于此的按业务打包和微服务模式，这些特点被用来改进 DevOps，很多场景下更适合做大规模集群管理和搭建灵活的分布式系统。通过深度整合了IaaS、PaaS 及容器技术，提供弹性计算、DevOps 工具链及微服务基础设施等服务，帮助企业解决IT、架构及运维等问题，使企业更聚焦于业务，构建了新一代的云计算生态体系。

2、容器与大数据

大数据平台如果能采用容器方式发布，与Spark、Hadoop、Cassandra等相关技术的集成与对接，可降低整个系统的搭建难度，缩短交付和安装周期，减少安装失败风险。容器化后，各类大数据平台组件可以轻松实现迁移的目的，也能实现多复本控制和高可用。

3、容器与物联网

物联网(IoT)技术发展日新月异，而容器技术刚好遇到这样的机遇，将在几个方面促进物联网的发展。

首先，运用容器技术后，可通过容器封装，可简化下载、安装部署、启动和后续应用更新。这将大大加速物联网应用开发部署。其次，容器技术还可以满足物联网在自动监控，集中式维护管理方面的需求。最后，数据采集端环境千变万化，如果需要手动适配工作量巨大，如果采用容器化技术，只要打包几类典型的容器镜像，如ARM,X86,x86_64等，就可以事半功倍实现终端的发布工作。

4、容器与SDN

随着容器部署规模的增大，跨主机、跨网络的容器迁移成为常态。而容器更多地关注于轻量化本身，对于网络架构并没有太多关注。过于复杂的体系结构和管理过程，容易让整个容器网络和系统陷入不可控的非稳定状态。通过SDN和Overlay网络结合，将控制转发分离、集中控制管理理念应用于容器网络，还可以最大程度增强容器网络的弹性伸缩能力和简化网络管理。

另外，SDN与容器的配合，是相得益彰、互相促进的。业界的SDN控制器和系统一般都比较庞大，安装、运行都极为复杂。通过Docker技术，能够实现SDN控制器的轻量级快速部署、安装、运行。

随着容器技术的演进，越来越多的企业开始重视并参与到容器技术的探索中来。从最初的以Unix或Linux项目到开源社区，到各种类型的容器技术创业公司、IT 企业及产业联盟，容器技术的发展生态也在逐渐得到发展与丰富。