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

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