Docker的架構特性與侷限

2021-09-16 18:57:36 字數 2902 閱讀 8921

docker 是乙個開源的應用容器引擎,讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到乙個可移植的容器中,然後發布到任何流行的 linux 機器上,也可以實現虛擬化。容器是完全使用沙箱機制,相互之間不會有任何介面。

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docker 架構:

docker 使用客戶端-伺服器 (c/s) 架構模式,使用遠端api來管理和建立docker容器。docker 容器通過 docker 映象來建立。容器與映象的關係類似於物件導向程式設計中的物件與類形 

docker

物件導向

容器物件映象類

docker採用 c/s架構 docker daemon 作為服務端接受來自客戶的請求,並處理這些請求(建立、執行、分發容器)。 客戶端和服務端既可以執行在乙個機器上,也可通過 socket 或者restful api 來進行通訊。

docker daemon 一般在宿主主機後台執行,等待接收來自客戶端的訊息。 docker 客戶端則為使用者提供一系列可執行命令,使用者用這些命令實現跟 docker daemon 互動。 

特性:

creation of lightweight, private paas environments(建立輕量、私密的paas環境)

automated testing and continuous integration/deployment(實現自動化測試和持續的整合/部署)

由於其基於lxc的輕量級虛擬化的特點,docker相比kvm之類最明顯的特點就是啟動快,資源占用小。因此對於構建隔離的標準化的執行環境,輕量級的paas(如dokku), 構建自動化測試和持續整合環境,以及一切可以橫向擴充套件的應用(尤其是需要快速啟停來應對峰谷的web應用)。

構建標準化的執行環境,現有的方案大多是在乙個baseos上執行一套puppet/chef,或者乙個image檔案,其缺點是前者需要base os許多前提條件,後者幾乎不可以修改(因為copy on write 的檔案格式在執行時rootfs是read only的)。並且後者檔案體積大,環境管理和版本控制本身也是乙個問題。

paas環境是不言而喻的,其設計之初和dotcloud的案例都是將其作為paas產品的環境基礎

因為其標準化構建方法(buildfile)和良好的rest api,自動化測試和持續整合/部署能夠很好的整合進來

因為lxc輕量級的特點,其啟動快,而且docker能夠只載入每個container變化的部分,這樣資源占用小,能夠在單機環境下與kvm之類的虛擬化方案相比能夠更加快速和占用更少資源。

侷限:

docker並不是全能的,設計之初也不是kvm之類虛擬化手段的替代品,簡單總結幾點:

docker是基於linux 64bit的,無法在32bit的linux/windows/unix環境下使用

lxc是基於cgroup等linux kernel功能的,因此container的guest系統只能是linux base的

隔離性相比kvm之類的虛擬化方案還是有些欠缺,所有container公用一部分的執行庫

網路管理相對簡單,主要是基於namespace隔離

cgroup的cpu和cpuset提供的cpu功能相比kvm的等虛擬化方案相比難以度量(所以dotcloud主要是按記憶體收費)

docker對disk的管理比較有限

container隨著使用者程序的停止而銷毀,container中的log等使用者資料不便收集

針對1-2,有windows base應用的需求的基本可以pass了; 3-5主要是看使用者的需求,到底是需要乙個container還是乙個vm, 同時也決定了docker作為 iaas 不太可行。

針對6,7雖然是docker本身不支援的功能,但是可以通過其他手段解決(disk quota, mount --bind)。總之,選用container還是vm, 就是在隔離性和資源復用性上做權衡。

另外即便docker 0.7能夠支援非aufs的檔案系統,但是由於其功能還不穩定,商業應用或許會存在問題,而aufs的穩定版需要kernel 3.8, 所以如果想複製dotcloud的成功案例,可能需要考慮公升級kernel或者換用ubuntu的server版本(後者提供deb更新)。這也是為什麼開源界更傾向於支援ubuntu的原因(kernel版本)

docker並非適合所有應用場景,docker只能虛擬基於linux的服務。windows azure 服務能夠執行docker例項,但到目前為止windows服務還不能被虛擬化。

可能最大的障礙在於管理例項之間的互動。由於所有應用元件被拆分到不同的容器中,所有的伺服器需要以一致的方式彼此通訊。這意味著任何人如果選擇複雜的基礎設施,那麼必須掌握應用程式設計介面管理以及集群工具,比如swarm、mesos或者kubernets以確保機器按照預期運轉並支援故障切換。

docker在本質上是乙個附加系統。使用檔案系統的不同層構建乙個應用是有可能的。每個元件被新增到之前已經建立的元件之上,可以比作為乙個檔案系統更明智。分層架構帶來另一方面的效率提公升,當你重建存在變化的docker映象時,不需要重建整個docker映象,只需要重建變化的部分。

可能更為重要的是,docker旨在用於彈性計算。每個docker例項的運營生命週期有限,例項數量根據需求增減。在乙個管理適度的系統中,這些例項生而平等,不再需要時便各自消亡了。

針對docker環境存在的不足,意味著在開始部署docker前需要考慮如下幾個問題。首先,docker例項是無狀態的。這意味著它們不應該承載任何交易資料,所有資料應該儲存在資料庫伺服器中。

其次,開發docker例項並不像建立一台虛擬機器、新增應用然後轉殖那樣簡單。為成功建立並使用docker基礎設施,管理員需要對系統管理的各個方面有乙個全面的理解,包括linux管理、編排及配置工具比如puppet、chef以及salt。這些工具生來就基於命令列以及指令碼。

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