【华为云技术分享】iSulad轻量化容器实践解析

 

容器应用带来的困扰

容器应用在2019年迎来新的一轮浪潮，全球整体容器市场规模以高达30%的速度高歌猛进，大多数企业开始全面拥抱容器化，容器的规模、密度愈加扩大。

根据Sysdig 2019年容器使用报告统计，在企业内部容器规模方面，9%的企业用户容器规模已经达到5000以上；在容器密度方面，与2018年相比，每台主机中的容器密度提高了100%，从15个增加到了30个，其中最大节点密度已经达到250个。

• 本统计数据来自sysdig-2019-container-usage-report

在这样的应用规模下，也许大家有类似的经历：

• 当部署高密度容器节点或资源敏感环境时，容器的基础设施资源占用超乎了想象；
• 当大规模应用拉起或突发流量时，原本觉得够用的并发速度却成为了瓶颈；

面对这两个问题，是否有什么解决方案么？本文将和大家一起探讨一下解决这两个问题的一些“心路历程”。

重新造个“轮子”？！

上述两个问题在大规模容器化应用的过程中不断出现，并且随着IoT、边缘计算产业的兴起变得愈发紧迫：边缘节点资源敏感，留给容器基础设施的资源屈指可数，一个更轻量、更快速的容器引擎呼之欲出。

接下来我们想分享一下应用过程中的一些尝试：

首先考虑“能否对开源容器引擎软件进行轻量化改造”，沿着这个思路，我们尝试过对Docker容器引擎进行了裁剪和精简化，例如去除不需要的功能、组件结构优化等，甚至对Golang本身编译进行优化，但是效果不甚理想。因为我们的使用范围并不只是服务器等通用场景，我们的容器甚至会运行在端侧的嵌入式设备上，单单裁剪容器引擎其实也并不能完全满足我们的要求。

另外，由于覆盖云、IoT、边缘计算等多个场景，我们的裁剪和轻量化并不能通用适配所有场景，因此需要维护多个容器引擎版本，这对我们的升级和维护造成了不少麻烦。

这时候，一个大胆的想法涌入了我们的脑海，是不是可以重新造个“轮子”！对于软件工程师来说，没有什么是比重新造个“轮子”更棒了！

对, 那我们就重新造一个“大一统”的容器引擎！

千呼万唤，iSulad来了

2017年，iSula容器团队开始了重新开发一个容器引擎的计划，并在2018年开始在华为内部分产品进行替代。

2019年，我们针对CRI接口进行了一次大范围的重构和补全，并最终决定将它与openEuler操作系统一并开源出来。

现在的iSulad项目的目标是成为通用的端、边、云平台一体的容器引擎，可提供统一的架构设计来满足云、IoT、边缘计算等多个场景的应用。

最后，我们的小蚂蚁iSulad终于出生了！

看到这里，同学们可能会有点疑惑，iSulad到底是啥呢？

iSula 在居住中南美洲亚马逊丛林的巴西原住民眼里，它是一种非常强大的蚂蚁，学术上称为“子弹蚁”，因为被它咬一口，犹如被子弹打到那般疼痛，它是世界上最强大的昆虫之一。

iSula为全量的容器软件栈，包括引擎、网络、存储、工具集与容器OS；iSulad 作为其中轻量化的容器引擎，可以为多种场景提供最灵活、最稳定、最安全的底层支撑，与子弹蚂蚁"小个头、大能量"的形象不谋而合。

iSulad的特点：

• 轻

• iSulad的第一个使用场景是在端侧设备上，你很难想象在一个智能摄像头上会使用容器来达到快速、简单切换算法应用部署的功能，在那样严苛的资源要求环境下，iSulad (Light Mode)本身占用资源极低(<15M),并结合特殊的轻量化镜像，达成极致的资源占用的效果。
• 当然，在通用场景下，iSulad也有着不错的轻量化表现。iSulad将端侧的优秀实践继承到通用服务器场景，利用轻量化的lxc运行时以及极其轻量的monitor进程，简化了整个调用链路

• 快

• 随着Serverless的快速兴起，Serverless Container也成为云计算的一个重要的基础设施。为了满足Serverless Container的诉求，iSulad进行了一系列的尝试和努力：

1. ）iSulad采用C/C++语言实现，具备运行速度快、底噪低等特性，且LXC运行时优秀的并发设计也为iSulad并发性能提供了基石；
2. ）架构设计上，除了启动容器部分需要通过fork/exec的方式，其他部分均使用调用函数库的方式加快执行速度；通过将镜像和rootfs部分独立为服务，以及优化镜像模块元数据的隔离性，实现了不同镜像和rootfs之间的操作完全隔离。

• 易

• 根据Sysdig的统计，当前79%的用户仍在使用Docker作为其主力容器引擎

• sysdig-2019-container-usage-report

 

• 应用的迁移一直是一个很令人头疼的问题，iSulad为了使开发者迁移方便，正在筹备开发一系列迁移工具，帮助开发者将自己的应用平滑迁移到iSulad上来。
• 更激动的是，iSulad很快就会支持热迁移啦，那时候就能更便捷的迁移开发者的应用了。

• 灵

• iSulad针对不同的使用场景提供不同的模式供大家组合切换，开发者可以根据自己的使用需要灵活配置切换注重性能的performance模式和注重资源占用的light模式。
• iSulad支持多种不同的容器形态，iSulad内置支持系统容器、安全容器和普通容器以及轻量化容器支持。

iSulad应用实测

经过上文的介绍，是不是想看看iSulad的实际效果呢?

• 在内存资源占用方面，100容器启动情况下，iSulad比Docker所占用的内存资源消耗下降68%。

• 在并发启动速度方面，100容器并发情况下，iSulad比Docker要快上35%：

更多信息

想要进一步了解iSulad项目并参与iSulad项目吗？

欢迎来我们的社区玩儿哦~

openEuler开源社区：https://openeuler.org

iSulad项目源码：https://gitee.com/openeuler/iSulad