強(qiáng)焜

摘 要：Docker是一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，讓開(kāi)發(fā)者可以打包它們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的Linux機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。由于Docker和VNC的客戶端軟件都是開(kāi)源的產(chǎn)品，這樣就節(jié)省了初期購(gòu)買虛擬化軟件的費(fèi)用。在一臺(tái)服務(wù)器上搭建好Docker的環(huán)境，其余電腦通過(guò)VNC客戶端來(lái)訪問(wèn)服務(wù)器上的虛擬化應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Docker；虛擬化；容器

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件配置的提升和虛擬化技術(shù)的普及，越來(lái)越多的院校在新建計(jì)算機(jī)房時(shí)都考慮使用虛擬化云桌面技術(shù)，在新機(jī)房部署云桌面有諸多優(yōu)點(diǎn)：定制桌面軟件環(huán)境方便；簡(jiǎn)化服務(wù)器的部署、管理和維護(hù)工作，降低管理費(fèi)用；提高服務(wù)器資源的利用率；提高服務(wù)器計(jì)算能力；在不中斷用戶工作的情況下進(jìn)行系統(tǒng)更新；支持快速轉(zhuǎn)移和復(fù)制虛擬服務(wù)器，提供一種簡(jiǎn)單便捷的災(zāi)難恢復(fù)解決方案等。但對(duì)于現(xiàn)有舊機(jī)房的改造來(lái)說(shuō)，完全廢棄舊有電腦全部更新為瘦客戶機(jī)云桌面模式或采用在舊電腦上運(yùn)行虛擬化的桌面都有一些的不足。

不論采用哪種方式，桌面虛擬化的初始成本較高。降低成本是很多人對(duì)桌面虛擬化所帶來(lái)好處的第一反應(yīng)，不過(guò)這成本需要具體的分析。桌面虛擬化并不是免費(fèi)的，初始成本并不低，要進(jìn)行基礎(chǔ)架構(gòu)的改造，要額外的付出桌面虛擬化的相關(guān)軟件和許可費(fèi)用，而操作系統(tǒng)的授權(quán)還一個(gè)不能少，應(yīng)用軟件也是根據(jù)虛擬桌面數(shù)量來(lái)授權(quán)的，這方面與物理桌面沒(méi)有什么區(qū)別。對(duì)一間配置較低的舊電腦機(jī)房進(jìn)行桌面虛擬化改造，其軟件成本并不比新建一間機(jī)房低多少，對(duì)于一些只跑一些輕量化應(yīng)用的機(jī)房來(lái)說(shuō)，這種改造顯得成本較高。

1 Docker技術(shù)

Docker是一個(gè)高級(jí)容器引擎，Docker的核心是LXC，它在LXC之上做了進(jìn)一步封裝，重點(diǎn)提高了標(biāo)準(zhǔn)化和可移植性，基于go語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，并且遵循了Apache2.0協(xié)議開(kāi)源規(guī)范。LXC技術(shù)是一種輕量級(jí)的虛擬化技術(shù)，它可以在單個(gè)宿主機(jī)操作系統(tǒng)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)Linux系統(tǒng)，在隔離方面，使用cgroups技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)處理器、硬盤、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的隔離。

2 Docker與傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)的區(qū)別

Docker是一個(gè)開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，讓開(kāi)發(fā)者可以打包它們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的Linux機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。通俗地說(shuō)，一個(gè)做好的應(yīng)用容器長(zhǎng)得就好像一個(gè)裝好了一組特定應(yīng)用的虛擬機(jī)一樣。例如當(dāng)你需要使用MySQL環(huán)境時(shí)，只需裝好MySQL的容器，運(yùn)行起來(lái)，就可以使用 MySQL了。容器是完全使用沙箱機(jī)制，相互之間不會(huì)有任何接口，幾乎沒(méi)有性能開(kāi)銷，可以很容易地在機(jī)器和數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行。通常Docker容器的啟動(dòng)速度都能達(dá)到在1秒內(nèi)啟動(dòng)，而VM往往需要較久的啟動(dòng)時(shí)間；Docker占用的資源很少，1臺(tái)普通性能的服務(wù)器能夠跑成百上千個(gè)容器，這也是VM較難達(dá)到的。

3 通過(guò)Docker構(gòu)建輕量化應(yīng)用機(jī)房

某院校電子閱覽室電腦已使用近5年，平時(shí)主要用于學(xué)生上網(wǎng)訪問(wèn)數(shù)字資源使用，隨著瀏覽器等軟件的硬件資源占用加大，目前的電腦配置運(yùn)行起來(lái)比較緩慢，已無(wú)法滿足使用需求。由于應(yīng)用的需求比較單一，如果采用虛擬化云桌面的方案進(jìn)行升級(jí)改造，需要購(gòu)置服務(wù)器及VM軟件等，前期投入較大，對(duì)于輕量化應(yīng)用來(lái)說(shuō)性價(jià)比不高。嘗試使用Dcoker容器封裝瀏覽器等應(yīng)用鏡像，配合VNC遠(yuǎn)程訪問(wèn)應(yīng)用。

目前Linux上比較主流的圖形界面服務(wù)是X11，而X11服務(wù)的圖形顯示方式實(shí)際上是一種C/S模式，在服務(wù)端和客戶端之間，X11通過(guò)（DISPLAY）環(huán)境變量來(lái)指定將圖形顯示到何處?；谶@個(gè)原理，將Docker中的GUI程序顯示到外面，就是通過(guò)某種方式把X11的客戶端的內(nèi)容從容器里面?zhèn)鬟f出來(lái)。X11服務(wù)默認(rèn)只允許來(lái)自本地的用戶啟動(dòng)的圖形程序?qū)D形顯示在當(dāng)前屏幕上，需要進(jìn)行修改允許所有用戶訪問(wèn)X11服務(wù)。

VNC （Virtual Network Console）是虛擬網(wǎng)絡(luò)控制臺(tái)的縮寫。由著名的AT&T的歐洲研究實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)。VNC是在基于UNIX和Linux操作系統(tǒng)的免費(fèi)的開(kāi)源軟件，遠(yuǎn)程控制性能強(qiáng)大，高效實(shí)用，其性能能與Windows和MAC遠(yuǎn)程控制軟件媲美。

由于Docker和VNC的客戶端軟件都是開(kāi)源的產(chǎn)品，這樣就節(jié)省了初期購(gòu)買虛擬化軟件的費(fèi)用。在一臺(tái)服務(wù)器上搭建好Docker的環(huán)境，其余電腦通過(guò)VNC客戶端來(lái)訪問(wèn)服務(wù)器上的虛擬化應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)中以u(píng)buntu系統(tǒng)容器化作為測(cè)試，在服務(wù)器上搭建ubuntu的Docker，讓10臺(tái)舊的配置不高的電腦訪問(wèn)。首先構(gòu)建ubuntu鏡像容器，往容器里面安裝用戶自己的應(yīng)用軟件。鏡像中的程序可以是從代碼編譯的、從網(wǎng)上下載的、或者直接通過(guò)apt-get安裝的。安裝好后，只需要要將需要運(yùn)行的GUI軟件啟動(dòng)命令設(shè)置到“APP_START”變量中就可以了。Docker鏡像的創(chuàng)建有兩種，一是使用docker commit命令，二是使用dockerfile文件和docker build命令來(lái)創(chuàng)建。以chrome瀏覽器為例，構(gòu)建chrome鏡像后，加上標(biāo)簽，然后啟動(dòng)一個(gè)容器實(shí)例，并將它映射到外部的端口，客戶機(jī)電腦通過(guò)VNC軟件連接這個(gè)地址端口，就可以訪問(wèn)chrome瀏覽器了，不同的客戶機(jī)通過(guò)連接不同的端口來(lái)訪問(wèn)不同的容器，互不干擾。

由于所有配置的操作都在服務(wù)器電腦上完成，就省去了部分在客戶機(jī)上安裝軟件等的維護(hù)工作，便于管理員管理。同時(shí)，由于Docker有啟動(dòng)速度快的優(yōu)勢(shì)，在配置較低的客戶機(jī)上通過(guò)VNC連接容器，啟動(dòng)chrome的速度比在本機(jī)上直接運(yùn)行chrome程序更快，緩解了客戶機(jī)電腦配置不足的壓力。在內(nèi)存占用上，由于容器的輕量化，對(duì)服務(wù)器的內(nèi)存需求很低，在服務(wù)器上可以運(yùn)行更多的容器，節(jié)約了在服務(wù)器硬件配置上的投入。在安全性上，Docker中部分目錄下的資源是與宿主機(jī)共用的，而且多個(gè)容器與宿主機(jī)共用同一個(gè)內(nèi)核，所以Docker的隔離程度不如VM等虛擬化方式；Docker通過(guò)內(nèi)核的namespace，包括進(jìn)程、網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)程間通信信號(hào)、文件系統(tǒng)、用戶等，不同的Docker使用不同的namespace，在安全性上面已經(jīng)得到很大的提升。綜上所述，基于Docker構(gòu)建的虛擬化能滿足一些輕量化應(yīng)用機(jī)房的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)測(cè)試，作為一種新的虛擬化技術(shù)，Docker以其極小的性能損耗、快速的啟動(dòng)速度和優(yōu)秀的可移植性在很多場(chǎng)合顯現(xiàn)出了相對(duì)傳統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，其還存在較多局限性，如只能虛擬linux下的應(yīng)用，對(duì)Windows下的應(yīng)用支持不好，可用的應(yīng)用較少等，相信隨著Docker技術(shù)的不斷發(fā)展，在應(yīng)用本身越來(lái)越成為市場(chǎng)核心的將來(lái)，Docker的應(yīng)用將越發(fā)廣泛。