kubernetes学习笔记25：容器的资源隔离和限制、文件系统、容器的引擎架构

容器技术：最下面是磁盘，容器镜像是放在磁盘disk上的，上层是容器引擎，容器引擎可以是docker，也可以是其他，引擎向下发一个请求比如创建容器，这个时候引擎就把磁盘上面的容器镜像运行成宿主机上的一个进程。

对于容器来说，最重要怎么保证进程用到的资源被隔离和被限制，在Linux内核上面有cgroup和namespace保证，下面看看docker怎么保证资源被隔离和被限制的。

docker用到了Linux上6中namespace隔离技术：mount（保证容器看到文件系统视图，看不到宿主机上其他文件），uts（隔离hostname和domain），pid（保证容器的init进程以1号进程开始启动），network，user（UID和gid），ipc（通信相关比如信号量），cgroup（可以让容器中看到cgroup视图以根的形式呈现，还可以容器内部使用cgroup变得更安全）。

namespace创立过程是用unshare命令实现。

cgroup用来限制资源的，docker容器有两种cgroup驱动：systemmd（保证所有写cgroup操作必须通过systemmd接口完成，不能手动更改cgroup文件）和cgroupfs（限制内存和cpu），docker容器常用的cgroup有6种：cpu（CPU share，cpuset），memory，device，freezer（容器停止的时候，会把当前进程进入cgroup，并冻结所有进程，防止进程fork并逃逸到宿主机上），blkio（iops和bps），pid（限制最大进程数量）。

容器镜像image是基于联合文件系统，意思是它允许文件存放在不同的层级上面，但最终通过统一的视图看到这些层级上的所有文件。

不同的层级可以被其他镜像image复用，当镜像被运行成容器的时候，最上层是一个读写层，读写层可以通过commit命令把它变成镜像顶层最新一层。

docker镜像存储，它的底层也是基于不同的文件系统，所有存储驱动也是针对不同的文件系统定制比如aufs，btrfs，devicemapper还有overlay（最下一层lower层就是镜像层，只读的，中间层读写层包含workdir和upper，最上面一层是视图层包含merged，整合了lower层和upper读写层显示出来的视图）。

docker通过graph driver驱动把镜像存储到磁盘上。

overlay文件操作：读，如果upper层没有副本，数据从lower读上来；写，容器创建出来，upper层是空的，只有对文件写操作时才从lower层拷贝文件上来，对副本进行修改；删，删除操作不影响lower层，删除的时候进行标记，使文件无法显示，2中方式：whiteout，设置目录xattr的"trusted.overlay.opaqur"=y。

容器引擎架构：左右看右边是runtime，对容器生命周期管理，左边是storage，对存储管理表明，包括拉取，镜像的存储。上下层次看，第一层是grpc，对上层提供服务，中间层是对容器的存储，包含metadata，tasks，events，最下层是runtime，包含runc和容器安全。容器的start，包含容器引擎，containerd，container-shim，container。

容器的exec跟start类似，区别在于，exec的时候把进程进入到一个已有的namespace上面，start的时候容器进程的namespace需要专门去创建。