Docker 學習筆記

• linux 本身有一種容器技術叫做 LXC. 有提供一套 manager 叫做 LXD.

• docker 一開始就是一套幫助操作 LXC 的工具

https://unix.stackexchange.com/questions/254956/what-is-the-difference-between-docker-lxd-and-lxc

• 2014年以前是用 LXC driver. 2014 年之後自行用 Go 開發了 libcontainer

• 所以現在 docker 有兩種 driver.

https://www.docker.com/blog/docker-0-9-introducing-execution-drivers-and-libcontainer/

https://github.com/opencontainers/runc/tree/master/libcontainer

• 容器社群發展至今，可以留意

  • Open Container Initiative https://opencontainers.org/

• 好文參閱

  • https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10215384
  • https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10216215
  • https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10216880

把玩一下 linux 原生支援的容器技術 lxc

• sudo apt-get install lxc
• sudo apt-get install lxc-templates
• to see the cool things: ls /usr/share/lxc/templates/
• to see what's going on: cat /usr/share/lxc/templates/lxc-ubuntu
• sudo lxc-create lxc-test -t ubuntu

Current default time zone: 'Etc/UTC'
Local time is now:      Thu May 13 02:49:25 UTC 2021.
Universal Time is now:  Thu May 13 02:49:25 UTC 2021.

##
# The default user is 'ubuntu' with password 'ubuntu'!
# Use the 'sudo' command to run tasks as root in the container.
##

• sudo lxc-start lxc-test
• sudo lxc-info lxc-test

Name:           lxc-test
State:          RUNNING
PID:            14100
IP:             10.0.3.220
CPU use:        0.61 seconds
BlkIO use:      4.67 MiB
Memory use:     29.45 MiB
KMem use:       10.23 MiB
Link:           vethX6K21K
 TX bytes:      1.89 KiB
 RX bytes:      10.33 KiB
 Total bytes:   12.22 KiB

• sudo lxc-console lxc-test

Connected to tty 1
Type <Ctrl+a q> to exit the console, <Ctrl+a Ctrl+a> to enter Ctrl+a itself

Ubuntu 18.04.5 LTS lxc-test pts/0

lxc-test login: ubuntu
Password: 
Last login: Thu May 13 03:11:58 UTC 2021 on pts/0
Welcome to Ubuntu 18.04.5 LTS (GNU/Linux 4.19.10-041910-generic x86_64)

 * Documentation:  https://help.ubuntu.com
 * Management:     https://landscape.canonical.com
 * Support:        https://ubuntu.com/advantage
To run a command as administrator (user "root"), use "sudo <command>".
See "man sudo_root" for details.

• to see all the commands: sudo lxc- + press tab

lxc-attach         lxc-copy           lxc-ls             lxc-unshare
lxc-autostart      lxc-create         lxc-monitor        lxc-update-config
lxc-cgroup         lxc-destroy        lxc-snapshot       lxc-usernsexec
lxc-checkconfig    lxc-device         lxc-start          lxc-wait
lxc-checkpoint     lxc-execute        lxc-stop           
lxc-config         lxc-freeze         lxc-top            
lxc-console        lxc-info           lxc-unfreeze   

可以發現 lxc 指令命名設計哲學就是 linux 指令 or 功能動詞，前面 prefix lxc-

• 再深入 lxc 就不想學了. 反正就是 host OS 能夠跟 container 互動. 懶得去學 iptables 那些指令

https://www.digitalocean.com/community/tutorials/getting-started-with-lxc-on-an-ubuntu-13-04-vps

• 如果要方便的 manager app 那就是去學 lxd.

• https://github.com/lxc/lxc

• https://github.com/lxc/lxd

• 然後這應該就是 docker 一開始版本的實作內容. docker 只是一層方便的 wrapper.

• 所以是有一群工程師覺得 lxd 太難用，所以自己寫了一個 docker 來操作 lxc？

• 過幾年，這群人覺得連 lxc 都太難用，所以自己寫了一個 libcontainer？

• 題外話，lxc 本身的指令是 lxc- prefix 開頭系列，lxd 本身的指令則是 lxc

• 這個命名設計真糟糕！

• 回到 lxc 技術本身，參考實際運行的腳本 https://devs.tw/post/427
• 再根據 wiki 的介紹...

目前的LXC使用下列核心功能來控制行程：

核心命名空間（行程間通訊、uts、mount、pid、network和user）
AppArmor和SELinux組態
Seccomp策略
chroot（使用pivot_root）
Kernel Capibilities
控制組（cgroups）
因此，LXC通常被認為介於「加強版」的chroot和完全成熟的虛擬機器之間的技術。LXC的目標是建立一個儘可能與標準安裝的Linux相同但又不需要分離核心的環境。

• 我發現，lxc 根本就是一個指令包而已，實際上只是去組合使用 linux 的 chroot, cgroups, mount... 等等指令，來創造一個「接近獨立」的環境效果而已

我花了相當多的時間談論Linux容器，但是Docker呢？它是生產中部署最多的容器解決方案。自首次推出以來，Docker已經風靡Linux計算世界。 Docker是一種Apache許可的開源容器化技術，旨在自動化在容器內建立和部署微服務這類重複性任務。 Docker將容器視為非常輕量級和模組化的虛擬機器。最初，Docker是在LXC之上構建的，但它已經遠離了這種依賴，從而帶來了更好的開發人員和使用者體驗。與LXC非常相似，Docker繼續使用核心 cgroup 子系統。該技術不僅僅是執行容器，還簡化了建立容器，構建映像，共享構建的映像以及對其進行版本控制的過程。

LXC關鍵技術點：

chroot，根切換，從容器內的角度來看，彷彿真的有自己的根樹

namespaces：名稱空間，負責將資源隔離，比如pid，網路，mnt，user，uts等

CGroups：控制組，負責控制資源的分配

• 所以 docker 一開始是想做個 developer experience (DX) 更好的 lxd. 後來索性連 lxc 都改寫.
• 反正底下都是操作 chroot, cgroups, mount... 等等指令，來模擬出環境效果，稱之為容器而已！

那麼，如何 ssh 到容器裡面呢？原理是？

• 參考腳本，我發現會有

# download a mini ubuntu into a cache

• 核心原理就是用了 debootstrap

debootstrap is a tool which will install a Debian base system into a subdirectory of another, already installed system. It doesn't require an installation CD, just access to a Debian repository.

• 原理？就是整串 shell script 囉 https://salsa.debian.org/installer-team/debootstrap/-/blob/master/debootstrap

• since it's just shell script, google: debootstrap alternative -> https://pknopf.com/post/2019-11-26-announcing-apt-tool-an-alternative-to-debootstrap-and-multistrap-for-deterministic-and-predictable-root-filesystems/

這些 images 的本質是什麼？https://us.images.linuxcontainers.org/

• 應該就是 debootstrap 做出來的 images
• https://ubuntu.com/tutorials/create-custom-lxd-images#1-overview
• https://docs.docker.com/develop/develop-images/baseimages/

Ubuntu, Mac, Windows 運行 docker 的差別

• Mac 跟 Windows 要選擇切割多少資源給 docker. Linux 不用切割

• http://www.floydhilton.com/docker/2017/03/31/Docker-ContainerHost-vs-ContainerOS-Linux-Windows.html

把玩一下 debootstrap 吧

• sudo debootstrap xenial xenial

xenial 就是其中一個 ubuntu 版本的代號而已，基本上這些代號都可以用 http://archive.ubuntu.com/ubuntu/dists/

• 進入 xenial 資料夾，會發現就是一個 root file system
• 照做此篇 http://wen00072.github.io/blog/2015/01/17/using-debootstrap-operate-in-the-native-ubuntu-versions-else-command-line/
• 會發現，真的可以執行不同版本的 linux

howtomakeaturn@howtomakeaturn-UX533FD:~$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 18.04.3 LTS
Release:    18.04
Codename:   bionic

root@howtomakeaturn-UX533FD:/home# lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 16.04 LTS
Release:    16.04
Codename:   xenial

• https://zh.wikipedia.org/wiki/Chroot

2006年，Linux核心中開發出cgroups。2007年，被加到Linux 2.6.24版核心中。2008年，基於cgroups，開發出LXC，以及Docker。2013年被加入Linux 3.8版中。

• 這就是現代 DevOps 的由來與原理吧！

• 都能夠以 root 身份在裡面操作了，所謂「ssh 到容器裡面」，就是以此為基礎，加上一些網路設定的原理，所做出的效果吧！