Skip to main content

[DevOps] 容器-虚拟化

虚拟化分类​

按虚拟化资源提供者分类​

  • 硬件平台虚拟化

  • 操作系统虚拟化

按虚拟化实现方式​

  • Type I 半虚拟化
  • Type II 硬件辅助全虚拟化
  • Type III
    • 软件全虚拟化
    • 操作系统虚拟化

回顾硬件平台虚拟化与操作系统虚拟化区别​

1

2

主机虚拟化与容器虚拟化的优缺点​

  • 主机虚拟化

    • 应用程序运行环境强隔离
    • 虚拟机操作系统与底层操作系统无关化
    • 虚拟机内部操作不会影响到物理机
    • 拥有操作系统会占用部署资源及存储
    • 网络传输效率低
    • 当应用程序需要调用硬件响应用户访问时间延迟大

  • 容器虚拟化

    • 可以实现应用程序的隔离
    • 直接使用物理机的操作系统可以快速响应用户请求
    • 不占用部署时间
    • 占用少量磁盘空间
    • 缺点：学习成本增加、操作控制麻烦、网络控制与主机虚拟化有所区别、服务治理。

云平台的技术实现​

3

  • IaaS 虚拟机

    • 阿里云 ECS
    • OpenStack VM 实例

  • PaaS 容器(CaaS)

    • LXC
    • Docker
    • OpenShift
    • Rancher

  • SaaS 应用程序

    • 互联网中应用都是

容器级虚拟化​

NameSpce​

4

虚拟机每一个隔离空间都有自己的硬件, 容器是没有的. 但是每个容器都有自己的 UTS, MOUNT, IP, USER, PID

虚拟机的名字就是域名, 容器是基于 namespace 来实现容器

  • UTS:每一个 NameSpace 都拥有独立的主机或域名，可以把每个 NameSpace 认为一个独立主机。
  • IPC：每个容器依旧使用 linux 内核中进程交互的方法，实现进程间通信
  • Mount：每个容器的文件系统是独立的
  • Net：每个容器的网络是隔离
  • User:每个容器的用户和组 ID 是隔离，每个容器都拥有 root 用户
  • PID：每个容器都拥有独立的进程树，由容器是物理机中的一个进程，所以容器中的进程是物理机的线程

应用程序运行环境隔离的空间，就是一个容器或者说命名空间，每一个容器都将拥有 UTS,IPC,Mount，Net,User,PID。

CGroups(控制组)​

  • 作用：用于实现容器的资源隔离

  • 可对进程做资源隔离

  • 9大子系统

    • 把资源定义为子系统，可以通过子系统对资源进行限制
    • CPU 可以让进程使用CPU的比例
    • memory 限制内存使用，例如50Mi,150Mi
    • blkio 限制块设备的IO
    • cpuacct 生成Cgroup使用CPU的资源报告
    • cpuset 用于多CPU执行Cgroup时，对进程进行CPU分组
    • devices 允许或拒绝设备的访问
    • freezer 暂停或恢复Cgroup运行
    • net_cls
    • ns

  • 应用案例一:

    • 通过Cgroup限制进程对CPU的使用
      • 步骤
        • 部署Cgroup
[root@bogon ~]# yum -y install libcgroup*
[root@bogon ~]# systemctl status cgconfig
● cgconfig.service - Control Group configuration service
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cgconfig.service;
disabled; vendor preset: disabled)
Active: inactive (dead)
[root@bogon ~]# systemctl enable cgconfig
Created symlink from
/etc/systemd/system/sysinit.target.wants/cgconfig.service to
/usr/lib/systemd/system/cgconfig.service.
[root@bogon ~]# systemctl start cgconfig
[root@bogon ~]# systemctl status cgconfig
● cgconfig.service - Control Group configuration service
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/cgconfig.service; enabled;
vendor preset: disabled)
Active: active (exited) since 四 2019-04-25 16:30:03 CST; 7s ago
Process: 17061 ExecStart=/usr/sbin/cgconfigparser -l
/etc/cgconfig.conf -L /etc/cgconfig.d -s 1664 (code=exited,
status=0/SUCCESS)
Main PID: 17061 (code=exited, status=0/SUCCESS)
4月 25 16:30:03 bogon systemd[1]: Starting Control Group
configuration ser.....
4月 25 16:30:03 bogon systemd[1]: Started Control Group configuration
service.
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.
  • Cgroup限制对CPU使用的步骤
    • 第一步：创建Cgroup组
    • 第二步：把进程添加到Cgroup
#使用cpu子系统创建2个cgroup
[root@bogon ~]# vim /etc/cgconfig.conf
group lesscpu {
cpu {
cpu.shares=200;
}
}
group morecpu {
cpu {
cpu.shares=800;
}
}
[root@bogon ~]# systemctl restart cgconfig

[root@bogon ~]# cgexec -g cpu:lesscpu md5sum /dev/zero
#终端1
[root@bogon ~]# cgexec -g cpu:morecpu sha1sum /dev/zero
#终端2
[root@bogon ~]# top
#终端3

  • 应用案例二:
    • 错误内存限制
[root@bogon ~]# vim /etc/cgconfig.conf
group lessmem {
memory {
memory.limit_in_bytes=268435465;
}
}
[root@bogon ~]# systemctl restart cgconfig
[root@bogon ~]# mkdir /mnt/mem_test
[root@bogon ~]# df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 17G 1.5G 16G 9% /
devtmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev/shm
tmpfs 2.0G 8.7M 2.0G 1% /run
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/vda1 1014M 163M 852M 17% /boot
tmpfs 336M 0 336M 0% /run/user/0
[root@bogon ~]#
[root@bogon ~]# mount -t tmpfs /dev/shm /mnt/mem_test
[root@bogon ~]# df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 17G 1.5G 16G 9% /
devtmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev/shm
tmpfs 2.0G 8.7M 2.0G 1% /run
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/vda1 1014M 163M 852M 17% /boot
tmpfs 336M 0 336M 0% /run/user/0
/dev/shm 952M 0 952M 0% /mnt/mem_test
[root@bogon ~]#
[root@bogon ~]# cgexec -g memory:lessmem dd if=/dev/zero of=/mnt/mem_test/file1 bs=1M
count=200
记录了200+0 的读入
记录了200+0 的写出
209715200字节(210 MB)已复制，0.100733 秒，2.1 GB/秒
[root@bogon ~]# ls /mnt/mem_test/
file1
[root@bogon ~]# rm -rf /mnt/mem_test/file1
[root@bogon ~]# cgexec -g memory:lessmem dd if=/dev/zero of=/mnt/mem_test/file1 bs=1M
count=500
记录了500+0 的读入
记录了500+0 的写出
524288000字节(524 MB)已复制，0.353956 秒，1.5 GB/秒
  • 正确的内存限制
[root@bogon ~]# vim /etc/cgconfig.conf
group lessmem {
memory {
memory.limit_in_bytes=268435465;
memory.memsw.limit_in_bytes=268435465;
}
}
[root@bogon ~]# systemctl restart cgconfig
[root@bogon ~]# mount -t tmpfs /dev/shm /mnt/mem_test
[root@bogon ~]# df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root 17G 1.5G 16G 9% /
devtmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev/shm
tmpfs 2.0G 8.7M 2.0G 1% /run
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/vda1 1014M 163M 852M 17% /boot
tmpfs 336M 0 336M 0% /run/user/0
/dev/shm 952M 0 952M 0% /mnt/mem_test
[root@bogon ~]# cgexec -g memory:lessmem dd if=/dev/zero of=/mnt/mem_test/file1 bs=1M
count=200
记录了200+0 的读入
记录了200+0 的写出
209715200字节(210 MB)已复制，0.105744 秒，2.0 GB/秒
[root@bogon ~]# rm -rf /mnt/mem_test/file1
[root@bogon ~]# cgexec -g memory:lessmem dd if=/dev/zero of=/mnt/mem_test/file1 bs=1M
count=500
已杀死