Docker底层技术Namespace Cgroup应用详解

Docker底层技术Namespace和Cgroup应用详解

介绍

Docker是一种流行的容器化平台，它使用了一些底层技术来实现容器的隔离和资源管理。其中两个重要的底层技术是Namespace和Cgroup。

Namespace是Linux内核提供的一种机制，用于隔离进程的资源。它可以创建一种虚拟化的环境，使得在不同的Namespace中运行的进程看起来像在不同的机器上运行一样。Docker使用了多个Namespace来实现容器的隔离，包括PID Namespace、Mount Namespace、Network Namespace等。

Cgroup（Control Group）是Linux内核提供的一种资源管理机制，用于限制和控制进程组的资源使用。通过Cgroup，可以为进程组分配CPU、内存、磁盘IO等资源，并设置相应的限制。Docker使用Cgroup来管理容器的资源使用，确保容器之间不会相互干扰。

Namespace的应用示例

下面是两个Namespace的应用示例：

1. PID Namespace

PID Namespace用于隔离进程的PID（进程ID）空间。在不同的PID Namespace中，进程的PID是相互隔离的，即使在不同的Namespace中有相同的PID，它们实际上是不同的进程。

示例代码如下：

# 创建一个新的PID Namespace
sudo unshare --pid --fork

# 在新的PID Namespace中运行一个进程
ps aux

在上面的示例中，unshare命令创建了一个新的PID Namespace，并使用--fork选项在新的Namespace中运行了一个新的进程。然后，使用ps aux命令查看进程列表，你会发现只有在新的Namespace中运行的进程。

2. Network Namespace

Network Namespace用于隔离网络资源，每个Network Namespace都有自己的网络设备、IP地址、路由表等。这样可以实现容器之间的网络隔离，每个容器都有自己独立的网络环境。

示例代码如下：

# 创建一个新的Network Namespace
sudo ip netns add mynamespace

# 在新的Network Namespace中运行一个网络命令
sudo ip netns exec mynamespace ping 8.8.8.8

在上面的示例中，ip netns add命令创建了一个新的Network Namespace，然后使用ip netns exec命令在新的Namespace中运行了一个网络命令ping。这样，ping命令只会在新的Namespace中生效，不会影响到其他Namespace中的网络环境。

Cgroup的应用示例

下面是一个Cgroup的应用示例：

1. CPU Cgroup

CPU Cgroup用于限制和控制进程组的CPU使用。通过设置CPU Cgroup的配额和周期，可以限制进程组在一定时间内使用CPU的比例。

示例代码如下：

# 创建一个新的Cgroup
sudo cgcreate -g cpu:/mygroup

# 设置Cgroup的CPU配额和周期
sudo cgset -r cpu.cfs_quota_us=50000 -r cpu.cfs_period_us=100000 /mygroup

# 在Cgroup中运行一个进程
sudo cgexec -g cpu:/mygroup stress --cpu 4

在上面的示例中，cgcreate命令创建了一个新的Cgroup，cgset命令设置了Cgroup的CPU配额为50%（50000微秒）和周期为100毫秒。然后，使用cgexec命令在Cgroup中运行了一个压力测试工具stress，限制了它最多使用50%的CPU。

总结

通过使用Namespace和Cgroup，Docker实现了容器的隔离和资源管理。Namespace用于隔离进程的资源，包括PID、网络等；Cgroup用于限制和控制进程组的资源使用，包括CPU、内存等。这些底层技术为Docker提供了高效、可靠的容器化平台。

希望以上内容对你有所帮助！