容器生态系统

一谈到容器，大家都会想到 Docker。
同时，大家也需要知道围绕 Docker 还有一个生态系统，Docker 是这个生态系统的基石。
大致来看，容器生态系统包含核心技术、平台技术和支持技术。

容器核心技术

容器核心技术是指能够让 container 在 host 上运行起来的那些技术

容器规范

容器不光是 Docker，还有其他容器，比如 CoreOS 的 rkt。为了保证容器生态的健康发展，保证不同容器之间能够兼容，包含 Docker、CoreOS、Google在内的若干公司共同成立了一个叫 Open Container Initiative（OCI） 的组织，其目是制定开放的容器规范。

目前 OCI 发布了两个规范：runtime spec 和 image format spec。
有了这两个规范，不同组织和厂商开发的容器能够在不同的 runtime 上运行。这样就保证了容器的可移植性和互操作性。

容器 runtime

runtime 是容器真正运行的地方。runtime 需要跟操作系统 kernel 紧密协作，为容器提供运行环境。

lxc 是 Linux 上老牌的容器 runtime。
runc 是 Docker 自己开发的容器 runtime，符合 oci 规范，也是Docker 的默认 runtime。
rkt 是 CoreOS 开发的容器 runtime，符合 oci 规范，因而能够运行 Docker 的容器。
containerd这个新的Daemon是对Docker内部组件的一个重构以便支持OCI规范的runtime。

容器管理工具

光有 runtime 还不够，用户得有工具来管理容器啊。容器管理工具对内与 runtime 交互，对外为用户提供 interface，比如 CLI。

lxd 是 lxc 对应的管理工具。
runc 的管理工具是 docker engine。docker engine 包含后台 deamon 和 cli 两个部分。我们通常提到 Docker，一般就是指的 docker engine。
rkt 的管理工具是 rkt cli。

容器定义工具

容器定义工具允许用户定义容器的内容和属性，这样容器就能够被保存，共享和重建。

docker image 是 docker 容器的模板，runtime 依据 docker image 创建容器。
dockerfile 是包含若干命令的文本文件，可以通过这些命令创建出 docker image。
ACI (App Container Image) 与 docker image 类似，只不过它是由 CoreOS 开发的 rkt 容器的 image 格式。

Registry

容器是通过 image 创建的，需要有一个仓库来统一存放 image，这个仓库就叫做 Registry。

企业可以用 Docker Registry 构建私有的 Registry。
Docker Hub（https://hub.docker.com） 是 Docker 为公众提供的托管 Registry，上面有很多现成的 image，为 Docker 用户提供了极大的便利。
Quay.io（https://quay.io/）是另一个公共托管 Registry，提供与 Docker Hub 类似的服务。

容器 OS

由于有容器 runtime，几乎所有的 Linux、MAC OS 和 Windows 都可以运行容器。但这不并没有妨碍容器 OS 的问世。

容器 OS 是专门运行容器的操作系统。与常规 OS 相比，容器 OS 通常体积更小，启动更快。因为是为容器定制的 OS，通常它们运行容器的效率会更高。
目前已经存在不少容器 OS，CoreOS、atomic 和 ubuntu core 是其中的杰出代表。

容器平台技术

容器核心技术使得容器能够在单个 host 上运行。而容器平台技术能够让容器作为集群在分布式环境中运行。

容器平台技术包括容器编排引擎、容器管理平台和基于容器的 PaaS。

容器编排引擎

基于容器的应用一般会采用微服务架构。在这种架构下，应用被划分为不同的组件，并以服务的形式运行在各自的容器中，通过 API 对外提供服务。为了保证应用的高可用，每个组件都可能会运行多个相同的容器。这些容器会组成集群，集群中的容器会根据业务需要被动态地创建、迁移和销毁。
所谓编排（orchestration），通常包括容器管理、调度、集群定义和服务发现等。通过容器编排引擎，容器被有机的组合成微服务应用，实现业务需求。

docker swarm 是 Docker 开发的容器编排引擎。
kubernetes 是 Google 领导开发的开源容器编排引擎，同时支持 Docker 和 CoreOS 容器。
mesos 是一个通用的集群资源调度平台，mesos 与 marathon 一起提供容器编排引擎功能。
以上三者是当前主流的容器编排引擎。

容器管理平台

容器管理平台是架构在容器编排引擎之上的一个更为通用的平台。通常容器管理平台能够支持多种编排引擎，抽象了编排引擎的底层实现细节，为用户提供更方便的功能，比如 application catalog 和一键应用部署等。

Rancher 和 ContainerShip 是容器管理平台的典型代表。

基于容器的 PaaS

基于容器的 PaaS 为微服务应用开发人员和公司提供了开发、部署和管理应用的平台，使用户不必关心底层基础设施而专注于应用的开发。

Deis、Flynn 和 Dokku 都是开源容器 PaaS 的代表。

容器支持技术

下面这些技术被用于支持基于容器的基础设施。

容器网络

容器的出现使网络拓扑变得更加动态和复杂。用户需要专门的解决方案来管理容器与容器，容器与其他实体之间的连通性和隔离性。

docker network 是 Docker 原生的网络解决方案。除此之外，我们还可以采用第三方开源解决方案，例如 flannel、weave 和 calico。

服务发现

动态变化是微服务应用的一大特点。当负载增加时，集群会自动创建新的容器；负载减小，多余的容器会被销毁。容器也会根据 host 的资源使用情况在不同 host 中迁移，容器的 IP 和端口也会随之发生变化。
在这种动态的环境下，必须要有一种机制让 client 能够知道如何访问容器提供的服务。这就是服务发现技术要完成的工作。
服务发现会保存容器集群中所有微服务最新的信息，比如 IP 和端口，并对外提供 API，提供服务查询功能。

etcd、consul 和 zookeeper 是服务发现的典型解决方案。

监控

监控对于基础架构非常重要，而容器的动态特征对监控提出更多挑战。
针对容器环境，已经涌现出很多监控工具和方案。

docker ps/top/stats 是 Docker 原生的命令行监控工具。除了命令行，Docker 也提供了 stats API，用户可以通过 HTTP 请求获取容器的状态信息。
sysdig、cAdvisor/Heapster 和 Weave Scope 是其他开源的容器监控方案。

数据管理

容器经常会在不同的 host 之间迁移，如何保证持久化数据也能够动态迁移，是 Flocker 这类数据管理工具提供的能力。

日志管理

日志为问题排查和事件管理提供了重要依据。

docker logs 是 Docker 原生的日志工具。而 logspout 对日志提供了路由功能，它可以收集不同容器的日志并转发给其他工具进行后处理。

安全性

对于年轻的容器，安全性一直是业界争论的焦点。

OpenSCAP 能够对容器镜像进行扫描，发现潜在的漏洞。