优秀的8188cc威尼斯Docker虚拟机解决计划

云平台是近几年流行的效劳器安排架构，现在的大型数据中心往往会装置几千台甚至上万台效劳器，古板的操作系统和网络治理软件已经难以满足治理效率要求。云平台是专门面向海量效劳器的治理系统，有虚拟机（KVM）和容器两种类型。Docker属于后者，是一种轻量级的开源容器引擎，“容器”（Container）的寄义是指开发者可以将应用程序以及依赖的库文件进行打包，封装到一个镜像中，这个镜像可以在网络上宣布，用户把镜像传输到要运行应用程序的效劳器上，在Docker引擎上以容器的方法运行，每一个容器是一个自成一体的应用实例。容器在底层使用沙箱机制，每一个容器拥有独立的文件系统，各个容器之间在逻辑上隔离，容器之间的会见受到严格的宁静限制，从而包管容器内运行的应用和数据的宁静。

8188cc威尼斯电脑完善支持Docker，具备了建立大规模集群节点的治理能力，适合做为公有云或者私有云的基础架构。

一、为什么要有容器技术

云平台的兴起时间在2000年以后，到2010年成为IT领域的热门术语。云平台兴起的原因主要是两点：第一是效劳器数量成倍增长，第二是软件平台的庞大性和差别化日益严重，尤其体现在Linux操作系统的碎片化。网络上的文章一般强调前者，其实效劳器数量上的增长只是外貌现象，后者才是导致云平台爆发的最主要原因。

1. Linux操作系统的碎片化

Linux操作系统的碎片化是指Linux衍生出几百种各不相同的变体，每一种变体又分成多种版本，这种差别化会严重导致浪费开发资源、加重运营担负。Linux天生是一个在开源社区上自由生长的操作系统，每个人都可以从源代码制作一个刊行版（Distribution），从而形成了Debian、Fedora、Ubuntu、CentOS等为数众多的变体，据统计这样的刊行版总共有几百个，常用的也有十多个。这些刊行版不像企业主导开发的软件一样有较强的秩序约束，各个刊行版之间保存一定的互不兼容，在软件包花样、基础软件版本、升级机制等方面都会有差别。整体上看，Linux生态泛起出严重的发散状态，这种碎片化的特性是开源软件的通�。谖蠢椿够嵩椒⒀现�。

设想有一个软件公司，基于Linux开发和维护着多个软件项目。由于硬件、软件不绝在升级进步，新开发的项目一般倾向于选用其时最新版本的操作系统。随着时间的积累，项目的数量逐年增长，而老的项目还需要维护，一定导致这些项目使用的操作系统各不相同。经过一定年份，软件公司碰面对许多种操作系统，软件划分运行在差别版本的基础软件上，尤其是JDK、中间件、数据库等等。由于各操作系统之间不兼容，基础软件也不包管向下兼容，应用程序一旦开发完毕、代码冻结，只有在开发时确定的操作系统版本上才华包管功效正常。这种“操作系统—基础软件—应用程序”的搭配会形成组合爆炸的趋势。

2. 最原始的安排方法：独立效劳器

在没有云平台之前，效劳器接纳原始的“独立安排”方法，每一台效劳器装置一种操作系统，在上面安排一套基础软件、应用程序。只要有一种“操作系统—基础软件—应用程序”的搭配，就需要购置和安排一台效劳器，如图 1所示。

图 1 基于独立效劳器的安排方法

关于三个软件项目，需要三台效劳器划分运行一个项目，每一个项目使用差别版本的操作系统、JDK、中间件、数据库。这种安排方法的毛病在于资源严重浪费，购置效劳器的原因只是为了解决软件版本的需求，关于大型企业，经常运行成百上千个业务系统，需要投入的硬件数量是巨大的。由于现在效劳器的硬件性能很是高，一个项目往往占不满效劳器的盘算资源，保存极大浪费，治理本钱、用电消耗、机房面积都不堪重负。

3. 云平台的第一阶段：KVM虚拟机

虚拟机（Virtual Machine）是针对上述安排方法的缺乏，为了提高效劳器硬件使用效率而提出一种革新要领。虚拟机的宗旨是把差别的操作系统、基础软件、应用程序安排到相同机械上，也就是在一台物理机上装置多个差别的操作系统，并且可以同时运行，每一个操作系统中则可以装置差别版本的基础软件，这样就实现了在一台物理机上安排差别的软件项目。虚拟机技术的典范代表有IBM OS/360（1964年）、VMware（1999年）、KVM（2006年）、VirtualBox（2007年）等。图 2是基于虚拟机的安排方法。

图 2 虚拟机的安排方法

通过使用虚拟机的方法，可以将三个软件项目运行在一台效劳器上，每一个虚拟机都是一套独立的操作系统和基础软件情况。只要效劳器的盘算性能可以蒙受三个软件同时运行的压力，就可以有效减少机械数量、提高资源利用率。大部分有能力的软件公司都转型到虚拟机这种安排方法。

虚拟机为实现云平台提供了基�。破教ㄊ鞘迪趾Ａ啃Ю推骱陀τ萌砑募泄芸睾驮诵行Ю偷募芄梗缙诘脑破教ǘ际墙⒃谛槟饣际跎�。

虚拟机的方法已经可以解决操作系统碎片化的问题，可是照旧保存一定的缺乏，主要是启动时间慢。由于每一个虚拟机里面运行的都是完整的操作系统，这意味着每次安排一个新的应用软件，都需要创立一个新的虚拟机、启动一个完整的虚拟操作系统，这个时间一般在几分钟。感受上几分钟可能并不是太长，可是关于生产情况上的业务系统，几分钟的时间很可能会影响许多订单收入。下一步的生长偏向集中解决“怎样减少启动时间”这个问题，容器技术就是沿着这个思路爆发的。

二、云平台的进化：容器技术

容器（Container）技术的实质是在一个效劳器上只运行一个操作系统，每次安排一个新的软件不必重新启动操作系统，只剩下软件自己的启动时间。容器技术和虚拟机的区别如图3：

图3 虚拟机与容器的比照

虚拟机和容器的区别如下：

1. 从架构角度看，每一个虚拟机中启动的是完整的操作系统，各个虚拟机可以使用差别的Linux内核，即图10- 3中左侧的“Guest OS”的寄义。而每一个容器只是一个文件系统（即应用程序 + 依赖的库文件），所有容器都使用相同的Linux内核，也就是图10- 3中右侧的“Host OS”。

? 提示：什么是内核？
Linux操作系统由几千个软件包组成，其中有一个最重要的软件，担负了操作系统最焦点的功效，即课本上所讲的进程治理、内存治理、文件治理、外设治理功效，这个软件包就叫做内核。除了内核之外的其它软件总称为“文件系统”，像日常使用的所有命令行工具（ls、cd、mkdir等）都属于文件系统中的软件，另外另有图形桌面情况、Web效劳器、办公软件也都属于文件系统。
凭据严格的操作系统界说，只有内核实现了操作系统自己的焦点功效，其它所有的软件都是属于“应用软件”。所以，图中的Host OS、Guest OS实际上都是指Linux内核。

2. 从运行角度看，每一次虚拟机的启动历程都包括内核（Guest OS）加上应用程序的启动时间，因此往往要有几分钟；而每一个容器的启动历程不包括内核的启动时间，只有应用程序的启动时间，所以最短只需要几秒钟就可以启动一个容器。

3. 从资源角度看，容器不需要重新分派内核资源，从而比虚拟机节省了CPU和内存。一台主流的效劳器运行的虚拟机数量一般不凌驾几十个，而运行容器则很容易突破上千个。在这个意义上，容器又被称为“轻量级虚拟机”（Light-weighted Virtual Machine）。

使用容器安排应用程序的架构如图4所示。

图4 容器的安排方法

在一台效劳器上，只需要装置一个外地操作系统（例如CentOS 7），启动多个容器，在一个容器内装置任意版本的基础软件和应用软件。容器为应用程序提供隔离机制，每个容器中的应用程序只能会见本容器内部的文件系统，纵然一个容器的应用程序把文件写蜕化误，其它容器不受任何影响。

容器的轻量级优点适应了云平台的生长需求，主流云平台在近几年都开始对容器技术进行支持。

三、容器是否能取代KVM？

由于上述优点，容器技术从爆发到现在一直很火爆，大有全面取代虚拟机的势头。在Linux领域中，虚拟机技术的代表软件是KVM，容器技术的代表软件是Docker。

图5 Docker形象标识

既然容器有诸多优点，是否以KVM为代表的虚拟机技术会在将来消亡？有以下两个原因会使KVM继续坚持一定的生命力：

1. 如果要安排使用差别内核的应用程序，只能使用虚拟机。由于容器在结构上不包括内核，所有容器只能共享使用相同的外地内核，这已经能满足大大都场合，可是如果应用程序依赖于差别的内核版本，那么只能使用虚拟机技术�Ａ碛幸恢值浞冻【笆怯糜诳⒛诤耍偕枰桓龀绦蛟倍员曜糒inux内核进行了修改，例如添加了新功效或者修正了一个Bug，想快速的运行调试新内核，那么无疑是不可使用容器技术的，只能使用虚拟机技术。

2. 已经使用虚拟机的云平台，还需要继续维护。如果云平台已经运行了大宗的应用系统，革新成容器技术需要较大事情量，从企业利益出发有可能会考虑以虚拟机方法恒久的运行下去，而关于新安排的应用系统则放到容器平台上。

鉴于上述原因，KVM虚拟机和Docker容器都是实现云平台的基础技术，Docker更具有天生优势，从商业份额上看，Docker的占用率泛起出逐年增长的趋势。

四、容器相比KVM的优势

从技术原理上，Docker天生具有“轻量”的优势，因此更容易发挥效劳器物理主的性能。图 6是对Docker和KVM进行的比较，可以看到Docker在各方面的性能上全面逾越KVM。

图 6 Docker全面优于KVM

现在的许多的云平台，例如阿里云、华为云，都是同时提供虚拟机、容器两种选择，用户凭据自己的需要租用适合的平台。

8188cc威尼斯从几年前开始就完善支持Docker计划，KVM也已经在2019年4月正式宣布。用户可以针对应用场景选择Docker或者KVM中的一种，两者都可以完善的支撑公有云或者私有云平台。在绝大大都云平台中，Docker已经足够取代KVM。

参考资料

[1] 《8188cc威尼斯应用开发标准教程》第10章“奔向云端：Docker虚拟机”，2018年12月，人民邮电出书社
[2] Docker官网，https://www.docker.com
[3] 阿里云容器效劳平台，https://www.aliyun.com/product/containerservice
[4] Docker与KVM之间的区别，https://blog.csdn.net/wzyzzu/article/details/67644316

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