深入理解:引擎内部的容器工作原理
最编程
2024-02-23 14:09:08
...
注: 接上文使用腾讯云cvm搭建,安全组默认。vpc网络按照自己需求规划,嗯当然了也可以使用腾讯云的托管tke容器服务
1. Containers and Images
- Dockerfile- Script/text defined how to build an image 脚本或者文本 定义了如何去创建一个镜像
- Image-通过docker build构建的多层的二进制表现形式
- 通过docker run 可以运行该镜像的实例
- 也可以通过docker push将镜像上传到镜像仓库,然后通过docker pull 将镜像下载到本地服务器 然后运行一个容器实例
2. 关于Container容器
- Collection of one or multiple applications-收集一个或多个应用程序
- Includes all its dependencies-包括所有的依赖项
- Just process which runs on the Linux Kernel(but wich cannot see everything)-只是在Linux内核上运行的进程(但是无法看到所有内容)
3. Kernel vs User Space 内核vs 用户命名空间
容器和系统调用
这个图就是为了突出 container 都运行在kernel层上面
是不是可以理解为containers中app是直接运行在宿主机 的内核之上, vm虚拟机中的app是运行在虚拟机操作系统的内核上而不是宿主机的内核之上?
4. Linux kernel namespace
PID
- isolates processes from each other 进程相互隔离
- one process cannot see others 一个进程看不到其他进程
- process id 10 can exist multiple time,onece in every namespace 进程ID 10可以存在多个时间,每个命名空间只能出现一次
Mount
- restrict access to mounts or root filesystem 限制对挂载或根文件系统的访问
Network
- only access certain network devices 仅访问某些确定的网络设备
- firewall& routing rules& socket port numbers 防火墙&路由规则&套接字端口号
- not able to see all traffic or contact all endpoints 无法查看所有流量或无法联系所有端点
User
- different set of user ids used 使用了不同的用户ID集
- user(0)inside one namepsace can be different from user(0)inside another 命名空间内的用户(0)可以不同于另一个空间内的用户(0)
- dont use the host-root(0)inside a countainer 不要在容器内使用主机根(0)
5. 关于namespace和cgroup的隔离
cgroups 限制进程使用的资源
Ram
Disk
CPU
namespaces 限制可以看到的进程
其他进程
用户
文件系统
6. Docker isolation in action 进行docker隔离的一个例子
例子:创建两个容器并检查它们是否彼此看不见
**两个容器运行与相同命名空间**
注: 通过以下试验就是为了证明下不同命名空间的两个容器是相互隔离的,相同命名空间的容器是不隔离的。共享命名空间。
root@cks-master:~# docker run --name c1 -d ubuntu sh -c "sleep 1d"
bc244ea97b2c0053dfa3df81580973034683fdda0c56abafe4ba4705b22866be
root@cks-master:~# docker exec c1 ps aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.2 0.0 2612 532 ? Ss 09:25 0:00 sh -c sleep 1d
root 6 0.0 0.0 2512 588 ? S 09:25 0:00 sleep 1d
root 7 0.0 0.0 5900 2960 ? Rs 09:25 0:00 ps aux
root@cks-master:~# docker run --name c2 -d ubuntu sh -c "sleep 999d"
44393c4c47b07d6b210acdd30440d5f4c8d8fa836f9aa4b1eb51e53556c03ccf
root@cks-master:~# docker exec c2 ps aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.1 0.0 2612 536 ? Ss 09:25 0:00 sh -c sleep 999d
root 6 0.0 0.0 2512 596 ? S 09:25 0:00 sleep 999d
root 7 0.0 0.0 5900 2852 ? Rs 09:25 0:00 ps aux
root@cks-master:~# ps -aux|grep sleep
root 6897 0.0 0.0 2612 532 ? Ss 17:25 0:00 sh -c sleep 1d
root 6939 0.0 0.0 2512 588 ? S 17:25 0:00 sleep 1d
root 7148 0.0 0.0 2612 536 ? Ss 17:25 0:00 sh -c sleep 999d
root 7186 0.0 0.0 2512 596 ? S 17:25 0:00 sleep 999d
root 7405 0.0 0.0 13780 1016 pts/0 S+ 17:26 0:00 grep --color=auto sleep
root@cks-master:~# docker rm c2 --force
c2
root@cks-master:~# docker run --name c2 --pid=contariner:c1 -d ubuntu sh -c "sleep 999d"
docker: --pid: invalid PID mode.
See 'docker run --help'.
root@cks-master:~# docker run --name c2 --pid=container:c1 -d ubuntu sh -c "sleep 999d"
31a8e174129c86387d3f696d3b6166a860fa2f1ac878efca81c5f9a6d68d5486
root@cks-master:~# docker exec c2 ps -aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.0 2612 532 ? Ss 09:25 0:00 sh -c sleep 1d
root 6 0.0 0.0 2512 588 ? S 09:25 0:00 sleep 1d
root 13 0.0 0.0 2612 608 ? Ss 09:26 0:00 sh -c sleep 999d
root 18 0.0 0.0 2512 596 ? S 09:26 0:00 sleep 999d
root 19 0.0 0.0 5900 2820 ? Rs 09:33 0:00 ps -aux
root@cks-master:~# docker exec c1 ps -aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.0 2612 532 ? Ss 09:25 0:00 sh -c sleep 1d
root 6 0.0 0.0 2512 588 ? S 09:25 0:00 sleep 1d
root 13 0.0 0.0 2612 608 ? Ss 09:26 0:00 sh -c sleep 999d
root 18 0.0 0.0 2512 596 ? S 09:26 0:00 sleep 999d
root 24 0.0 0.0 5900 2988 ? Rs 09:34 0:00 ps -aux
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windows下进程间通信的(13种方法)-摘 要 本文讨论了进程间通信与应用程序间通信的含义及相应的实现技术,并对这些技术的原理、特性等进行了深入的分析和比较。 ---- 关键词 信号 管道 消息队列 共享存储段 信号灯 远程过程调用 Socket套接字 MQSeries 1 引言 ---- 进程间通信的主要目的是实现同一计算机系统内部的相互协作的进程之间的数据共享与信息交换,由于这些进程处于同一软件和硬件环境下,利用操作系统提供的的编程接口,用户可以方便地在程序中实现这种通信;应用程序间通信的主要目的是实现不同计算机系统中的相互协作的应用程序之间的数据共享与信息交换,由于应用程序分别运行在不同计算机系统中,它们之间要通过网络之间的协议才能实现数据共享与信息交换。进程间通信和应用程序间通信及相应的实现技术有许多相同之处,也各有自己的特色。即使是同一类型的通信也有多种的实现方法,以适应不同情况的需要。 ---- 为了充分认识和掌握这两种通信及相应的实现技术,本文将就以下几个方面对这两种通信进行深入的讨论:问题的由来、解决问题的策略和方法、每种方法的工作原理和实现、每种实现方法的特点和适用的范围等。 2 进程间的通信及其实现技术 ---- 用户提交给计算机的任务最终都是通过一个个的进程来完成的。在一组并发进程中的任何两个进程之间,如果都不存在公共变量,则称该组进程为不相交的。在不相交的进程组中,每个进程都独立于其它进程,它的运行环境与顺序程序一样,而且它的运行环境也不为别的进程所改变。运行的结果是确定的,不会发生与时间相关的错误。 ---- 但是,在实际中,并发进程的各个进程之间并不是完全互相独立的,它们之间往往存在着相互制约的关系。进程之间的相互制约关系表现为两种方式: ---- (1) 间接相互制约:共享CPU ---- (2) 直接相互制约:竞争和协作 ---- 竞争——进程对共享资源的竞争。为保证进程互斥地访问共享资源,各进程必须互斥地进入各自的临界段。 ---- 协作——进程之间交换数据。为完成一个共同任务而同时运行的一组进程称为同组进程,它们之间必须交换数据,以达到协作完成任务的目的,交换数据可以通知对方可以做某事或者委托对方做某事。 ---- 共享CPU问题由操作系统的进程调度来实现,进程间的竞争和协作由进程间的通信来完成。进程间的通信一般由操作系统提供编程接口,由程序员在程序中实现。UNIX在这个方面可以说最具特色,它提供了一整套进程间的数据共享与信息交换的处理方法——进程通信机制(IPC)。因此,我们就以UNIX为例来分析进程间通信的各种实现技术。 ---- 在UNIX中,文件(File)、信号(Signal)、无名管道(Unnamed Pipes)、有名管道(FIFOs)是传统IPC功能;新的IPC功能包括消息队列(Message queues)、共享存储段(Shared memory segment)和信号灯(Semapores)。 ---- (1) 信号 ---- 信号机制是UNIX为进程中断处理而设置的。它只是一组预定义的值,因此不能用于信息交换,仅用于进程中断控制。例如在发生浮点错、非法内存访问、执行无效指令、某些按键(如ctrl-c、del等)等都会产生一个信号,操作系统就会调用有关的系统调用或用户定义的处理过程来处理。 ---- 信号处理的系统调用是signal,调用形式是: ---- signal(signalno,action) ---- 其中,signalno是规定信号编号的值,action指明当特定的信号发生时所执行的动作。 ---- (2) 无名管道和有名管道 ---- 无名管道实际上是内存中的一个临时存储区,它由系统安全控制,并且独立于创建它的进程的内存区。管道对数据采用先进先出方式管理,并严格按顺序操作,例如不能对管道进行搜索,管道中的信息只能读一次。 ---- 无名管道只能用于两个相互协作的进程之间的通信,并且访问无名管道的进程必须有共同的祖先。 ---- 系统提供了许多标准管道库函数,如: pipe——打开一个可以读写的管道; close——关闭相应的管道; read——从管道中读取字符; write——向管道中写入字符; ---- 有名管道的操作和无名管道类似,不同的地方在于使用有名管道的进程不需要具有共同的祖先,其它进程,只要知道该管道的名字,就可以访问它。管道非常适合进程之间快速交换信息。 ---- (3) 消息队列(MQ) ---- 消息队列是内存中独立于生成它的进程的一段存储区,一旦创建消息队列,任何进程,只要具有正确的的访问权限,都可以访问消息队列,消息队列非常适合于在进程间交换短信息。 ---- 消息队列的每条消息由类型编号来分类,这样接收进程可以选择读取特定的消息类型——这一点与管道不同。消息队列在创建后将一直存在,直到使用msgctl系统调用或iqcrm -q命令删除它为止。 ---- 系统提供了许多有关创建、使用和管理消息队列的系统调用,如: ---- int msgget(key,flag)——创建一个具有flag权限的MQ及其相应的结构,并返回一个唯一的正整数msqid(MQ的标识符); ---- int msgsnd(msqid,msgp,msgsz,msgtyp,flag)——向队列中发送信息; ---- int msgrcv(msqid,cmd,buf)——从队列中接收信息; ---- int msgctl(msqid,cmd,buf)——对MQ的控制操作; ---- (4) 共享存储段(SM) ---- 共享存储段是主存的一部分,它由一个或多个独立的进程共享。各进程的数据段与共享存储段相关联,对每个进程来说,共享存储段有不同的虚拟地址。系统提供的有关SM的系统调用有: ---- int shmget(key,size,flag)——创建大小为size的SM段,其相应的数据结构名为key,并返回共享内存区的标识符shmid; ---- char shmat(shmid,address,flag)——将当前进程数据段的地址赋给shmget所返回的名为shmid的SM段; ---- int shmdr(address)——从进程地址空间删除SM段; ---- int shmctl (shmid,cmd,buf)——对SM的控制操作; ---- SM的大小只受主存限制,SM段的访问及进程间的信息交换可以通过同步读写来完成。同步通常由信号灯来实现。SM非常适合进程之间大量数据的共享。 ---- (5) 信号灯 ---- 在UNIX中,信号灯是一组进程共享的数据结构,当几个进程竞争同一资源时(文件、共享内存或消息队列等),它们的操作便由信号灯来同步,以防止互相干扰。 ---- 信号灯保证了某一时刻只有一个进程访问某一临界资源,所有请求该资源的其它进程都将被挂起,一旦该资源得到释放,系统才允许其它进程访问该资源。信号灯通常配对使用,以便实现资源的加锁和解锁。 ---- 进程间通信的实现技术的特点是:操作系统提供实现机制和编程接口,由用户在程序中实现,保证进程间可以进行快速的信息交换和大量数据的共享。但是,上述方式主要适合在同一台计算机系统内部的进程之间的通信。 3 应用程序间的通信及其实现技术 ---- 同进程之间的相互制约一样,不同的应用程序之间也存在竞争和协作的关系。UNIX操作系统也提供一些可用于应用程序之间实现数据共享与信息交换的编程接口,程序员可以通过自己编程来实现。如远程过程调用和基于TCP/IP协议的套接字(Socket)编程。但是,相对普通程序员来说,它们涉及的技术比较深,编程也比较复杂,实现起来困难较大。 ---- 于是,一种新的技术应运而生——通过将有关通信的细节完全掩盖在某个独立软件内部,即底层的通讯工作和相应的维护管理工作由该软件内部来实现,用户只需要将通信任务提交给该软件去完成,而不必理会它的具体工作过程——这就是所谓的中间件技术。 ---- 我们在这里分别讨论这三种常用的应用程序间通信的实现技术——远程过程调用、会话编程技术和MQSeries消息队列技术。其中远程过程调用和会话编程属于比较低级的方式,程序员参与的程度较深,而MQSeries消息队列则属于比较高级的方式,即中间件方式,程序员参与的程度较浅。 ---- 4.1 远程过程调用(RPC)
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