程式設計師受苦久矣

多年前的一個夜晚，風雨大作，一個名叫Docker的年輕人來到Linux帝國拜見帝國的長老。

“Linux長老，天下程式設計師苦於應用部署久矣，我要改變這一現狀，希望長老你能幫幫我”

長老回答：“哦，小小年紀，口氣不小，先請入座，你有何所求，願聞其詳”

Docker坐下後開始侃侃而談：“當今天下，應用開發、測試、部署，各種庫的依賴紛繁複雜，再加上版本之間的差異，經常出現在開發環境執行正常，而到測試環境和線上環境就出問題的現象，程式設計師們飽受此苦，是時候改變這一狀況了。”

Docker回頭看了一眼長老接著說到：“我想做一個虛擬的容器，讓應用程式們執行其中，將它們需要的依賴環境整體打包，以便在不同機器上移植後，仍然能提供一致的執行環境，徹底將程式設計師們解放出來！”

Linux長老聽聞，微微點頭：“年輕人想法不錯，不過聽你的描述，好像虛擬機器就能解決這個問題。將應用和所依賴的環境部署到虛擬機器中，然後做個快照，直接部署虛擬機器不就可以了嗎？”

Docker連連搖頭說到：“長老有所不知，虛擬機器這傢伙笨重如牛，體積又大，動不動就是以G為單位的大小，因為它裡面要執行一個完整的作業系統，所以跑起來格外費勁，慢就不說了，還非常佔資源，一臺機器上跑不了幾臺虛擬機器就把效能拖垮了！而我想要做一個輕量級的虛擬容器，只提供一個執行環境，不用執行一個作業系統，所有容器中的系統核心還是和外面的宿主機共用的，這樣就可以批量複製很多個容器，輕便又快捷”

Linux長老站了起來，來回踱步了幾圈，思考片刻之後，忽然拍桌子大聲說到：“真是個好想法，這個專案我投了！”

Docker眼裡見光，喜上眉梢，“這事還真離不開長老的幫助，要實現我說的目標，對程序的管理隔離都至關重要，還望長老助我一臂之力！”

“你稍等”，Linux長老轉身回到內屋。沒多久就出來了，手裡拿了些什麼東西。

“年輕人，回去之後，儘管放手大幹，我賜你三個錦囊，若遇難題，可依次拆開，必有大用”

Docker開心的收下了三個錦囊，拜別Linux長老後，冒雨而歸。

錦囊1：chroot & pivot_root

受到長老的鼓勵，Docker充滿了幹勁，很快就準備啟動他的專案。

作為一個容器，首要任務就是限制容器中程序的活動範圍——能訪問的檔案系統目錄。決不能讓容器中的程序去肆意訪問真實的系統目錄，得將他們的活動範圍劃定到一個指定的區域，不得越雷池半步！

到底該如何限制這些程序的活動區域呢？Docker遇到了第一個難題。

苦思良久未果，Docker終於忍不住拆開了Linux長老送給自己的第一個錦囊，只見上面寫了兩個函式的名字：chroot & pivot_root。

Docker從未使用過這兩個函式，於是在Linux帝國四處打聽它們的作用。後來得知，通過這兩個函式，可以修改程序和系統的根目錄到一個新的位置。Docker大喜，長老真是誠不欺我！

有了這兩個函式，Docker開始想辦法怎麼來“偽造”一個檔案系統來欺騙容器中的程序。

為了不露出破綻，Docker很聰明，用作業系統映象檔案掛載到容器程序的根目錄下，變成容器的rootfs，和真實系統目錄一模一樣，足可以以假亂真：

$ ls /
bin dev etc home lib lib64 mnt opt proc root run sbin sys tmp usr var

錦囊2：namespace

檔案系統的問題總算解決了，但是Docker不敢懈怠，因為在他心裡，還有一個大問題一直困擾著他，那就是如何把真實系統所在的世界隱藏起來，別讓容器中的程序看到。

比如程序列表、網路裝置、使用者列表這些，是決不能讓容器中的程序知道的，得讓他們看到的世界是一個乾淨如新的系統。

Docker心裡清楚，自己雖然叫容器，但這只是表面現象，容器內的程序其實和自己一樣，都是執行在宿主作業系統上面的一個個程序，想要遮住這些程序的眼睛，瞞天過海，實在不是什麼容易的事情。

Docker想過用HOOK的方式，欺騙程序，但實施起來工作太過複雜，相容性差，穩定性也得不到保障，思來想去也沒想到什麼好的主意。

正在一籌莫展之際，Docker又想起了Linux長老送給自己的錦囊，他趕緊拿了出來，打開了第二個錦囊，只見上面寫著：namespace。

Docker還是不解其中之意，於是又在Linux帝國到處打聽什麼是namespace。

經過一陣琢磨，Docker總算是明白了，原來這個namespace是帝國提供的一種機制，通過它可以劃定一個個的名稱空間，然後把程序劃分到這些名稱空間中。

而每個名稱空間都是獨立存在的，名稱空間裡面的程序都無法看到空間之外的程序、使用者、網路等等資訊。

這不正是Docker想要的嗎？真是踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫！

Docker趕緊加班加點，用上了這個namespace，將程序的“視野”鎖定在容器規定的範圍內，如此一來，容器內的程序彷佛被施上了障眼法，再也看不到外面的世界。

錦囊3：CGroup

檔案系統和程序隔離的問題都解決了，Docker心裡的石頭總算是放下了。心裡著急著想測試自己的容器，可又好奇這最後一個錦囊寫的是什麼，於是打開了第三個錦囊，只見上面寫著：CGroup。

這又是什麼東西？Docker仍然看不懂，不過這一次管不了那麼許多了，先執行起來再說。

試著運行了一段時間，一切都在Docker的計劃之中，容器中的程序都能正常的執行，都被他構建的虛擬檔案系統和隔離出來的系統環境給欺騙了，Docker高興壞了！

很快，Docker就開始在Linux帝國推廣自己的容器技術，結果大受歡迎，收穫了無數粉絲，連nginx、redis等一眾大佬都紛紛入駐。

然而，鮮花與掌聲的背後，Docker卻不知道自己即將大難臨頭。

這天，Linux帝國記憶體管理部的人扣下了Docker準備“處決”掉他，Docker一臉詫異的問到，“到底發生了什麼事，為什麼要對我下手？”

管理人員厲聲說到：“帝國管理的記憶體快被一個叫Redis的傢伙用光了，現在要挑選一些程序來殺掉，不好意思，你中獎了”

Redis？這傢伙不是我容器裡的程序嗎？Docker心中一驚！

“兩位大人，我認識帝國的長老，麻煩通融通融，找別人去吧，Redis那傢伙，我有辦法收拾他”

沒想到他還認識帝國長老，管理人員猶豫了一下，就放了Docker到別處去了。

驚魂未定的Docker，思來想去，如果不對容器中的程序加以管束，那簡直太危險了！除了記憶體，還有CPU、硬碟、網路等等資源，如果某個容器程序霸佔著CPU不放手，又或者某個容器程序瘋狂寫硬碟，那遲早得連累到自己身上。看來必須得對這些程序進行管控，防止他們幹出出格的事來。

這時候，他想起了Linux長老的第三個錦囊：CGroup！說不定能解這燃眉之急。

經過一番研究，Docker如獲至寶，原來這CGroup和namespace類似，也是Linux帝國的一套機制，通過它可以劃定一個個的分組，然後限制每個分組能夠使用的資源，比如記憶體的上限值、CPU的使用率、硬碟空間總量等等。系統核心會自動檢查和限制這些分組中的程序資源使用量。

Linux長老這三個錦囊簡直太貼心了，一個比一個有用，Docker內心充滿了感激。

隨後，Docker加上了CGroup技術，加強了對容器中的程序管控，這才鬆了一口氣。

在Linux長老三個錦囊妙計的加持下，Docker可謂風光一時，成為了Linux帝國的大名人。

然而，能力越大，責任越大，讓Docker沒想到的是，新的挑戰還在後面。

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