武汉理工大学云计算与服务计算——7.容器技术习题

1．容器的概念及与虚拟机的区别。

容器是一种轻量级的操作系统层面的虚拟化技术，它为应用软件及其依赖组件提供一个独立的运行环境，与其他容器和宿主机环境隔离。容器共享宿主机的操作系统内核，无需为每个容器单独安装操作系统，因此具有更轻量、更高效的特性。

虚拟机则是在物理机上运行完整的操作系统实例，每个虚拟机都有自己的操作系统内核和应用程序。虚拟机之间完全隔离，但资源消耗较大，启动速度较慢。

区别：

启动速度： 容器秒级，虚拟机分钟级
复杂度： 容器基于内核namespace技术，对现有基础设施侵入较少；虚拟机部署复杂度较高，且很多基础设施不兼容
执行性能： 容器性能几乎与原生一致；虚拟机性能较差
可控性： 容器依赖简单，与进程无本质区别；虚拟机依赖复杂，存在跨部门问题
体积： 容器MB级别；虚拟机GB级别
并发性： 容器可以启动几百几千个；虚拟机最多几十个
资源利用率： 容器高；虚拟机低

2．容器化的关键技术及其优势是什么？

关键技术：

命名空间 (Namespaces): 实现容器之间的资源隔离
控制组 (Cgroups): 限制容器对资源的访问
切根 (chroot): 改变程序运行时的根目录位置
容器镜像： 包含应用及其依赖组件，采用分层存储
容器运行时引擎： 例如 Docker, rkt, Hyper, CRI-O
容器编排工具： 例如 Kubernetes, Docker Swarm, Apache Mesos, CoreOS Fleet
优势：

敏捷开发： 轻量级的打包方式，提高开发效率
版本管理： 可追踪、记录、生成不同版本，方便版本控制
计算环境可移植： 容器封装了应用依赖，可在不同环境中迁移
标准化： 基于开放标准设计，具有良好兼容性
安全性： 容器间进程相互独立，提高安全性
弹性伸缩： 可通过编排工具快速进行资源扩容
高可用性： 可及时发现节点变化并进行调整
管理便利： 通过简单命令即可管理容器

3．简述Docker的系统架构及基本使用流程。

Docker 架构：

Docker daemon (守护进程): 负责管理 Docker 容器和镜像
Docker client (客户端): 与 Docker daemon 交互，发送命令
Docker registry (镜像仓库): 存储和分发 Docker 镜像
Docker image (镜像): 包含应用及其依赖组件
Docker container (容器): 运行中的 Docker 镜像实例
使用流程：

应用程序开发： 开发应用程序代码
编写 Dockerfile： 定义 Docker 镜像构建过程
构建 Docker 镜像： 使用 Dockerfile 构建镜像
发布 Docker 镜像： 将镜像推送到 Docker registry
下载并运行 Docker 镜像： 从 Docker registry 下载镜像并启动容器

4．Docker有哪些自身局限性？

安全隐患： 共享内核可能存在安全风险
分布式应用的容器化： 需要额外的网络配置和管理
运维体系的改变： 需要学习新的运维知识

5．Rkt容器与Docker有哪些差别？

标准化尝试： Rkt 旨在推动容器标准化，支持 AppC 规范
安全性： Rkt 更注重安全性，例如使用 AppArmor 进行安全加固
可组合性： Rkt 支持将多个容器组合成 Pod 运行
使用方式： Rkt 使用命令行界面，而 Docker 提供更友好的图形界面
社区支持： Docker 社区更成熟，生态更完善

6．Garden容器是如何实现资源控制的？

Garden 使用以下组件实现资源控制：

Namespaces： 实现容器之间的隔离
ResourceControl： 限制容器对 CPU、内存等资源的访问
NetworkingFacilities： 管理容器的网络连接

7．当前比较流行的容器技术有哪些？各自都具有什么特点？

Docker： 最流行的容器引擎，功能完善，生态丰富
rkt (Rocket): 注重安全性和标准化，支持 AppC 规范
Kata Containers： 解决容器共享内核的安全问题，每个容器运行在轻量级虚拟机中
Garden： Cloud Foundry 使用的容器技术，提供可靠的容器管理功能