docker的底层原理二：容器运行时环境

概述：Docker 的容器运行时环境是其核心组成部分，提供了应用程序运行所需的隔离和资源管理。以下是容器运行时环境的一些关键底层原理和组件：

1. 命名空间（Namespaces）

• Process Namespace：用于隔离进程ID，使容器内的进程拥有独立的PID空间。
• Network Namespace：创建虚拟网络环境，每个容器有自己的网络设备、IP地址、路由表等。
• Mount Namespace：为容器提供隔离的文件系统视图，确保容器只能看到和自己相关的文件和目录。
• User Namespace：隔离用户ID和组ID，在容器内部以非root用户运行程序，提高安全性。
• IPC Namespace：管理进程间通信（IPC），限制容器内进程只能与同一容器内的其他进程通信。
• Cgroup Namespace：用于对CPU、内存等资源的配额管理。

2. 控制组（Control groups，cgroups）

• 资源限制：cgroups 允许对容器可以使用的资源进行限制，比如 CPU 时间片、内存使用量、磁盘 I/O 速率等。
• 优先级分配：可以通过 cgroups 设置不同容器对资源的优先级，实现服务质量（QoS）管理。
• 审计：监控容器的资源使用情况，并生成报告。

3. 联合文件系统（Union File System）

• 镜像层叠：Docker 使用 UnionFS 来存储镜像的层叠结构，每个镜像由多个只读层和一个可写层组成。
• 数据持久化：容器在可写层中对文件的修改不会影响镜像本身，从而实现了数据的持久化。
• 空间节省：多个容器可以共享同一份基础镜像层，节省存储空间。

4. 容器运行时（Container Runtime）

• Docker Engine：最初，Docker 使用自己的运行时来管理和运行容器。
• Containerd：后来，Docker 分解了运行时，引入了 containerd，它是一个容器管理系统，负责容器的生命周期管理。
• RunC：是一个轻量级的容器运行时，专注于符合 OCI（Open Container Initiative）规范的容器执行环境。

5. 分离的进程树

• Init 进程：每个容器都有一个init进程（如/bin/sh或/bin/bash），它是容器内所有进程的父进程。
• PID 1：容器内的init进程通常被命名为PID 1，负责启动容器内的其他进程。

这些底层技术共同工作，确保了 Docker 容器的隔离性、资源控制和可移植性，使得 Docker 成为轻量级、可移植、一致的容器化平台。