為什么追捧容器技術

在英文中容器被譯為“Container”，與“集裝箱”使用的是同一個單詞，解釋為一種可以裝貨的容器或盒子。對于容器的概念，有人會覺得難以理解。但是如果將容器換做集裝箱，理解起來會更簡單。從本質上講，“容器”和“集裝箱”沒有太大區別，不同的是容器打包的是“應用及其依賴的包”，讓應用變成一種標準化的組件，擺脫與系統之間的緊耦合關系，能在任何主流系統中開發、調試和運行。

2013年，隨著開源應用容器引擎Docker第一個版本的發布，容器這種能夠打包應用和隔離運行環境的技術就引起了開發者的高度關注。由此推動容器技術就進入了快速發展期，這背后的動力源自于越來越多的碎片化工業應用和分布式部署需求。

回顧十年前，那時候的制造企業更多關注的是ERP、PLM、CRM等大型應用軟件的開發和部署，這些軟件模塊多，功能復雜，開發周期長，實施過程復雜，而且采用集中式應用部署方式。在平臺的選擇上，主要以傳統服務器為主，應用軟件和平臺系統之間是緊耦合關系，并不存在應用迭代和平臺遷移需求。

但近年來，隨著智能制造的推進，企業開始關注工廠的智能化轉型，在工業生產領域，不同企業的工廠生產特點各不相同，而且呈現出的是零散和碎片化的個性化應用需求，部署環境也存在多樣性，如虛擬化服務器、公有云、私有云等。因此，要像ERP、PLM、CRM等軟件開發和應用那樣，利用傳統的軟件開發手段針對極具個性化的工業應用場景打造通用化的應用軟件，其實并不可行。而且在傳統的應用開發和部署模式下，應用軟件與部署環境之間存在緊耦合依賴關系，對應用在運行過程中的動態遷移，以及不同服務在不同環境中的適配帶來了巨大挑戰。因此，像容器這種能通過打包應用及依賴包，實現“一次開發，到處運行”的技術受到了用戶的積極追捧。

主流容器技術Docker

近年來，以Docker為代表的容器技術已經深入人心，無論是傳統IT企業還是互聯網企業，商業巨擘亦或是初創公司，大家都以飽滿的熱情投入到Docker容器技術的討論和探索中來，圍繞Docker相關的技術，不僅有像微軟、IBM、Amazon和Google等國際著名云廠商支持Docker技術，國內像騰訊，阿里，百度等也相繼加入Docker的陣營。國內基于Docker的成功應用案例也逐漸開始浮出水面。為構建具備彈性擴展能力的PaaS平臺提供了很多值得借鑒的寶貴經驗。

虛擬機和Docker比較

從結構來看，虛擬機的操作系統和Hypervisor在Docker中已經被Docker引擎所取代。虛擬機實現資源隔離的方式是利用Hypervisor虛擬化服務器的CPU、內存、IO等設備。而Docker就簡單得多，Docker引擎可以看成Linux的namespace、cgroup和鏡像管理文件系統的封裝，Docker并沒有和虛擬機一樣利用一個完全獨立的操作系統實現環境隔離，利用的是目前linux內核本身支持的容器方式實現的資源和環境隔離，簡單的來說，Docker就是利用namespace實現的系統環境的隔離，利用cgroup實現資源限制，利用鏡像實現根環境的的隔離。

內核虛擬化技術

具體來講，Docker底層的核心技術包括Libcontainer（LXC），這是一種內核虛擬化技術，可以提供輕量級的虛擬化，以便隔離進程和資源。LXC的兩大組件包括命名空間（Namespaces），由IBM貢獻，以及控制組（Control groups），由Google貢獻。

命名空間（Namespaces）是Linux內核一個強大的特性。每個容器都有自己單獨的命名空間，運行在其中的應用都像是在獨立的操作系統中運行一樣。命名空間保證了容器之間彼此互不影響，包含容器間PID資源隔離、網絡隔離、IPC資源隔離、文件目錄隔離、主機名和域名隔離、用戶和組的隔離。

控制組（cgroups）主要用來對共享資源進行隔離、限制、審計等。只有能控制分配到容器的資源，才能避免當多個容器同時運行時的對系統資源的競爭。可對容器使用的CPU、內存和網絡等資源進行管理控制。

正如所有應用都需要文件系統支撐一樣，Docker采用AUFS文件系統，一種分層、輕量級并且高性能的文件系統，它支持對文件系統的修改作為一次提交來一層層的疊加，同時可以將不同目錄掛載到同一個虛擬文件系統下。Docker的AUFS文件系統分為兩層，只有最上層是可讀寫的（Container），其他的層只具有讀權限（Image）。

文件系統的修改

比如容器已經對A應用及其動態庫打包，而隨著應用需求的變化，企業需要在這個容器A進行修改，這個時候的做法是：只需要將需要將新的應用和動態庫進行打包并推送到容器鏡像庫，在原有的容器A的基礎上進行疊加和更新即可，極大的降低了應用重新開發和部署的難度。

從性能上看，由于Docker有著比虛擬機更少的抽象層，不需要Hypervisor實現硬件資源虛擬化，運行在Docker容器上的程序直接使用的都是實際物理機的硬件資源，減少了加載操作系統內核的時間和資源的消耗，因此，在CPU、內存等資源利用率上更有優勢。比如容器啟動時間是秒級，而虛擬機都是分鐘級，硬盤使用一般為MB計算，而虛擬機大多是GB級的空間占用，在性能上，容器更接近原生，單機就能支持上千個，遠多于虛擬機的幾十個。

Docker與虛擬機啟動的時間及資源消耗的比較

從應用層面看，容器技術有兩個主要優勢：一是“一次構建、到處運行”。二是“增量更新、快速回退”。這兩個優勢極大的降低了軟件開發和運維難度，也推動了持續集成和部署（DevOps）模式的發展。

持續發布平臺

對開發和運維人員來說，最希望的就是一次創建或配置，可以在任意地方正常運行。開發者可以使用一個標準的鏡像來構建一套開發容器，開發完成之后，運維人員可以直接使用這個容器來部署代碼。由于Docker很輕很快，可以快速創建容器，快速迭代應用程序，并讓整個過程全程可見，使團隊中的其他成員更容易理解應用程序是如何創建和工作的。

后記

工業互聯網作為推進企業智能制造型重要使能平臺，已經受到了企業的廣泛關注。然而面對工業生產過程中的個性化需求，傳統應用開發手段已經無法支撐起碎片化和專業化的工業應用場景開發需求。而以容器和微服務為代表的新興技術正在成為構建工業互聯網PaaS平臺的新選擇。容器技術是極具顛覆性的計算機資源隔離技術，不僅對CPU、存儲的額外開銷非常小，還可以實現秒級的開啟和關閉。對于工業互聯網平臺應用的開發，容器技術已經成為實際上封裝、分發和運行標準。

      容器技術為啥能這樣“火”由中國機電產品交易網（簡稱機交網）小編整理發布。如需要轉載，請注明文章來源，更多關于機電行業資訊，請點擊關注：中國機電產品交易網 機電信息