容器的工作原理主要依赖于操作系统层面的资源隔离和限制技术。与传统的虚拟机不同,容器不需要运行完整的操作系统,而是直接在宿主机的操作系统上运行。容器共享宿主机的内核,但在文件系统、进程、网络和其他资源方面实现了隔离。以下是容器工作原理的关键技术:
名字空间是Linux内核提供的一种资源隔离机制,它可以将系统资源(如进程、文件系统、网络等)划分为多个独立的命名空间。每个容器运行在自己的名字空间中,互不干扰。例如,PID(进程ID)命名空间确保容器内的进程ID与宿主机和其他容器隔离;网络命名空间则为容器提供独立的网络栈。
控制组是Linux内核提供的一种资源限制和管理机制,它可以为进程分配和限制CPU、内存、磁盘I/O等资源。通过控制组,容器可以实现资源的公平分配和隔离,避免争抢资源。
联合文件系统是一种分层、轻量级的文件系统,它允许将多个文件系统层叠在一起,形成一个统一的视图。容器镜像使用联合文件系统来存储和管理文件,实现了分层存储和版本控制。当容器启动时,它会创建一个新的可写层,用于存储运行时的数据。这样,容器之间可以共享相同的基础镜像,减少了存储空间的占用。
容器运行时是负责创建、启动和管理容器的软件组件。它使用名字空间、控制组和联合文件系统等技术来实现容器的隔离和限制。Docker是最流行的容器运行时之一,它提供了一套工具和API,用于操作容器。除了Docker之外,还有其他容器运行时,如rkt、containerd等。