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浅谈虚拟化容器之LXC

LXC的定义

LXC为Linux Container的简写。可以提供轻量级的虚拟化,以便隔离进程和资源,而且不需要提供指令解释机制以及全虚拟化的其他复杂性。相当于C++中的NameSpace。容器有效地将由单个操作系统管理的资源划分到孤立的组中,以更好地在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求。

LXC 的三个核心的技术

linux contains 的技术是linux 内核的代码,并非Docker 开发出来的,Docker或者其他的虚拟化容器都是基于LXC 的技术,在基础的lxc 上包了一层代码,让LXC 更简单、更友好,更加好推广;下面就看下LXC 的三个技术

chroot: 创建一个虚拟的根目录文件系统 【实质还是调用底层的文件系统】,不过是简历一个虚拟的,可以跟其他容器的虚拟文件系统相互隔离;但共享底层的文件系统

namespace : 命名空间可以提供一个进程相互隔离的独立网络空间,不同的容器间 进程pid可以相同,进程并不冲突影响;但可以共享底层的计算和存储(cpu + mem)

cgroups: 实现了对容器的资源分配和限制,比如给容器1分配10core 30G 内存;那这个容器最多用这么大的资源;如果内存超过30G ,会启动swap,效率降低,也可能会被调度系统给kill掉

LXC如何实现?

Sourceforge上有LXC这个开源项目,但是LXC项目本身只是一个为用户提供一个用户空间的工具集,用来使用和管理LXC容器。LXC真正的实现则是靠Linux内核的相关特性,LXC项目只是对此做了整合。基于容器的虚拟化技术起源于所谓的资源容器和安全容器。

LXC在资源管理方面依赖与Linux内核的cgroups子系统,cgroups子系统是Linux内核提供的一个基于进程组的资源管理的框架,可以为特定的进程组限定可以使用的资源。LXC在隔离控制方面依赖于Linux内核的namespace特性,具体而言就是在clone时加入相应的flag(NEWNS NEWPID等等)。

LXC可以做什么?

LXC可以在操作系统层次上为进程提供的虚拟的执行环境,一个虚拟的执行环境就是一个容器。可以为容器绑定特定的cpu和memory节点,分配特定比例的cpu时间、IO时间,限制可以使用的内存大小(包括内存和是swap空间),提供device访问控制,提供独立的namespace(网络、pid、ipc、mnt、uts)。

LXC的优势

与传统虚拟化技术相比,它的优势在于:

(1)与宿主机使用同一个内核,性能损耗小;

(2)不需要指令级模拟;

(3)不需要即时(Just-in-time)编译;

(4)容器可以在CPU核心的本地运行指令,不需要任何专门的解释机制;

(5)避免了准虚拟化和系统调用替换中的复杂性;

(6)轻量级隔离,在隔离的同时还提供共享机制,以实现容器与宿主机的资源共享。

总结:Linux Container是一种轻量级的虚拟化的手段。


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