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系列專欄:xiaoxie的Linux學(xué)習(xí)系列專欄——CSDN博客●'?'σσ??
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一.Linux 的虛擬化和容器化技術(shù)

1.二者的區(qū)別

Linux的虛擬化技術(shù)和容器化技術(shù)都是用來在單個物理服務(wù)器上運行多個獨立工作負(fù)載的技術(shù)，但它們在實現(xiàn)方式、隔離程度、資源效率和適用場景等方面存在顯著差異。

虛擬化技術(shù)

1. 實現(xiàn)方式：

   • 虛擬化技術(shù)使用Hypervisor（虛擬機管理程序）將硬件資源抽象化，為每個虛擬機（VM）模擬出完整的硬件環(huán)境，包括CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡等。
   • 每個虛擬機內(nèi)部運行一個完整的Guest操作系統(tǒng)，它可以是任意類型的Linux發(fā)行版或其他操作系統(tǒng)（如Windows）。

2. 資源隔離：

   • 虛擬機之間完全隔離，互不影響，即使使用的內(nèi)核版本、驅(qū)動程序等都可以不同。
   • 每個虛擬機都有自己的內(nèi)核，這意味著更高的安全性和穩(wěn)定性，但也意味著更大的資源消耗。

3. 性能和資源利用率：

   • 虛擬化會有一定的性能開銷，因為 Guest OS 和 Hypervisor 都需要消耗計算資源。
   • 虛擬機啟動相對較慢，并且磁盤I/O性能相對較低，因為它需要加載完整的操作系統(tǒng)鏡像。

容器化技術(shù)

1. 實現(xiàn)方式：

   • 容器化技術(shù)如Docker和LXC等，在操作系統(tǒng)層面實現(xiàn)隔離，而不是硬件層面。
   • 容器內(nèi)的應(yīng)用運行在宿主機的操作系統(tǒng)內(nèi)核上，通過Namespace、Control Groups（cgroups）、Union File Systems（如AUFS或OverlayFS）等技術(shù)，實現(xiàn)進程、網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)等資源的隔離。

2. 資源隔離：

   • 容器共享宿主機的操作系統(tǒng)內(nèi)核，因此隔離不如虛擬機徹底。
   • 容器之間可以通過命名空間實現(xiàn)邏輯上的隔離，但如果有內(nèi)核漏洞，可能會波及所有容器。

3. 性能和資源利用率：

   • 容器比虛擬機更輕量級，啟動快速，停止單位時間內(nèi)可以承載更多的服務(wù)實例。
   • 容器幾乎沒有性能開銷，因為它并不需要啟動一個完整的操作系統(tǒng)，從而極大地提高了資源利用率和性能。

4. 應(yīng)用場景：

   • 虛擬機適用于需要高度隔離、異構(gòu)環(huán)境部署或者需要特定操作系統(tǒng)版本的應(yīng)用場景。
   • 容器更適合于云原生應(yīng)用、微服務(wù)架構(gòu)和持續(xù)集成/持續(xù)部署（CI/CD）流程，尤其是當(dāng)應(yīng)用需要頻繁構(gòu)建、測試和部署時。

總結(jié)來說，虛擬化技術(shù)主要用于提供強隔離和跨平臺兼容性，而容器化技術(shù)則專注于快速部署、靈活擴展和高效資源利用，特別適應(yīng)于現(xiàn)代云計算和微服務(wù)架構(gòu)的需求。

下面以Docker作為容器化技術(shù)的代表，KVM作為虛擬化技術(shù)的代表，分別介紹它們的使用方法和示例代碼。

二.Linux使用KVM實現(xiàn)虛擬化技術(shù)

1.什么是KVM

?KVM 是Linux內(nèi)核的一部分，提供了基于硬件輔助的全虛擬化能力。它允許Linux成為一個宿主機操作系統(tǒng)，可直接運行多個客戶機操作系統(tǒng)作為虛擬機實例。每個虛擬機擁有獨立的虛擬CPU、內(nèi)存、磁盤和其他設(shè)備。

二.實現(xiàn)代碼

1. 系統(tǒng)要求檢查

   • 確保硬件支持虛擬化技術(shù)（如Intel VT-x或AMD-V）。
   • 使用?egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo?命令檢查處理器是否支持虛擬化。

2. 安裝KVM軟件包?在Debian/Ubuntu上：

   Bash

   1sudo apt-get update
   2sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virt-manager

   在RHEL/CentOS上：

   Bash

   1sudo yum install qemu-kvm libvirt-daemon-driver-qemu libvirt-daemon-system virt-install bridge-utils virt-manager

3. 啟用并啟動libvirt服務(wù)

   Bash

   1sudo systemctl start libvirtd
   2sudo systemctl enable libvirtd

4. 創(chuàng)建虛擬機

   • 使用virt-manager圖形工具創(chuàng)建新虛擬機，或者通過命令行工具virsh、virt-install等進行創(chuàng)建。
   • 創(chuàng)建虛擬機時會指定鏡像文件、內(nèi)存大小、CPU核心數(shù)、網(wǎng)絡(luò)配置等參數(shù)。

3.注意事項：

• 內(nèi)核模塊加載： KVM需要特定的內(nèi)核模塊才能工作，系統(tǒng)啟動時應(yīng)自動加載這些模塊，例如kvm_intel或kvm_amd。如果不自動加載，可以通過以下命令手動加載：

  Bash

  1sudo modprobe kvm_intel # 對于Intel處理器
  2sudo modprobe kvm_amd  # 對于AMD處理器

• 用戶權(quán)限： 運行和管理虛擬機通常需要加入libvirt和kvm組，這樣用戶才能直接管理虛擬機：

  Bash

  1sudo usermod -aG libvirt $USER
  2sudo usermod -aG kvm $USER

• 網(wǎng)絡(luò)配置： 要使虛擬機能夠聯(lián)網(wǎng)，可能需要配置網(wǎng)絡(luò)橋接或NAT網(wǎng)絡(luò)，這通常涉及編輯網(wǎng)絡(luò)接口配置文件或使用libvirt的網(wǎng)絡(luò)管理功能。

• 存儲設(shè)置： 虛擬機的磁盤鏡像文件應(yīng)存放在合適的目錄，并確保有足夠的磁盤空間。

• 安全考慮： libvirt提供了多種安全策略來限制訪問和管理虛擬機，應(yīng)當(dāng)正確配置libvirt的訪問控制列表（ACL）以確保安全。

雖然上述步驟描述的是基本的系統(tǒng)配置，但實際實現(xiàn)KVM虛擬化技術(shù)更多的是在Linux內(nèi)核層面的架構(gòu)和API調(diào)用，具體的實現(xiàn)代碼位于內(nèi)核模塊和相關(guān)的用戶空間工具中，對于普通用戶而言，通常是通過調(diào)用libvirt API或使用其提供的工具間接實現(xiàn)對KVM的控制和管理。對于開發(fā)者而言，如果要直接操作KVM API，則需要深入了解內(nèi)核虛擬化子系統(tǒng)和QEMU-KVM的相關(guān)接口。

?三.Linux使用Docker容器化技術(shù)

1.為什么使用Docker

在Linux上使用Docker容器化技術(shù)不需要編寫大量的實現(xiàn)代碼，而是通過Docker CLI命令行工具和Dockerfile來定義、構(gòu)建和運行容器。

2.實現(xiàn)Docker容器的基本步驟：

步驟1：安裝Docker

在Linux上安裝Docker，請參照官方文檔或?qū)?yīng)Linux發(fā)行版的指南。例如，在Ubuntu 20.04上安裝Docker的方式如下：

Bash

1sudo apt update
2sudo apt install docker.io
3sudo systemctl start docker
4sudo systemctl enable docker

步驟2：拉取鏡像

要運行一個容器，首先需要有一個基礎(chǔ)鏡像。例如，拉取官方的Ubuntu鏡像：

Bash

1sudo docker pull ubuntu

步驟3：編寫Dockerfile

創(chuàng)建一個名為Dockerfile的文本文件，用于定義容器環(huán)境和所需的應(yīng)用程序：

Docerfile

1# 使用官方的 Ubuntu 鏡像作為基礎(chǔ)鏡像
2FROM ubuntu
3
4# 更新 apt 包索引
5RUN apt-get update && apt-get upgrade -y
6
7# 安裝一個簡單的應(yīng)用，比如 curl
8RUN apt-get install -y curl
9
10# 設(shè)置默認(rèn)的工作目錄
11WORKDIR /app
12
13# 當(dāng)容器啟動時運行命令
14CMD ["curl", "https://example.com"]

步驟4：構(gòu)建鏡像

在包含Dockerfile的目錄下，構(gòu)建一個新的Docker鏡像：

Bash

1sudo docker build -t my-ubuntu-app .

步驟5：運行容器

使用剛才構(gòu)建的鏡像啟動一個新的容器：

Bash

1sudo docker run --name my-running-app -d my-ubuntu-app

3.注意事項：

?1.權(quán)限問題：

默認(rèn)情況下，非root用戶無法直接運行Docker命令。為了允許非root用戶使用Docker，你需要添加用戶到docker組：

Bash

1sudo usermod -aG docker $USER

之后登出并重新登錄，以便新的組成員生效。

1. 端口映射： 如果容器內(nèi)的應(yīng)用監(jiān)聽了某個端口并且希望外部能訪問，需要在運行容器時指定端口映射：

   Bash

   1sudo docker run -p 8080:80 my-web-server

   上述命令將容器內(nèi)的80端口映射到主機的8080端口。

2. 數(shù)據(jù)持久化： 容器的生命周期通常是短暫的，如果需要持久化數(shù)據(jù)，應(yīng)使用數(shù)據(jù)卷（volumes）：Bash

   sudo docker run -v /host/path:/container/path my-data-container

3. 網(wǎng)絡(luò)配置： 根據(jù)需求選擇合適的網(wǎng)絡(luò)模式，如bridge（默認(rèn)）、host或自定義網(wǎng)絡(luò)。

4. 容器資源限制： 通過?-m?參數(shù)限制內(nèi)存使用，通過?--cpus?參數(shù)限制CPU使用率。

5. 安全實踐： 盡量避免使用root用戶在容器內(nèi)部運行服務(wù)，使用最小權(quán)限原則；及時更新Docker和鏡像以修復(fù)安全漏洞。以上僅是簡單示例，實際使用Docker時可能涉及到更復(fù)雜的鏡像構(gòu)建、多階段構(gòu)建、Compose文件編排、Swarm集群管理等內(nèi)容。

通過以上示例代碼，我們可以看到Docker容器化技術(shù)和KVM虛擬化技術(shù)的使用方法。在選擇合適的技術(shù)方案時，需要綜合考慮需求、資源消耗和隔離性要求等因素。最終選擇哪種技術(shù)方案取決于具體的業(yè)務(wù)需求和資源條件，每種技術(shù)都有自己的優(yōu)勢和適用場景

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-854344.html

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