LXC-Linux Containers介绍

Linux Containers，Linux的容器，容器嘛，可以想象成一个大的装东西的罐子，罐子口很大，里面可以装很多同样形状，只不过大小不同的小罐子。专业的话，叫做基于容器的操作系统层面的虚拟化技术。

在这个大的容器里面，可以装很多小的容器，每一个容器都具备完整的运行环境，如特定的CPU、memory节点、可分配的cpu时间，IO时间，受限的内存大小(包括内存和SWAP)，提供对底层设备的访问，拥有独立的namespace(网络、pid、ipc、mmt和uts)。

LXC项目地址：https://linuxcontainers.org/

LXC在github上的地址：https://github.com/lxc/lxc

一个LXC的实例，我们称之为container，类比于PC机器上面的Virtual Box和Vmware。

LXC具体组成

LXC项目在Sourceforge上面的，它有一个Linux内核补丁和一些用户空间的工具组成，其中内核补丁提供底层新特性，上层工具使用这些新特性，提供一套简化的工具来维护容器。

LXC在资管管理方面，依赖与Linux内核密切相关的Cgroups子系统，这个子系统是Linux内核提供的一个基于进程组的资源管理框架，可以为特定的进程组限定可以使用的资源，借助cgroups子系统，在当前Linux环境下，实现一个轻量化的虚拟机。

LXC在隔离控制方面，依赖于Linux内核提供的namespace特性，具体来说，就是在clone的时候加入相应的flag。

LXC的优势

LXC是操作系统层面的虚拟化技术，与传统的HAL层次的虚拟化技术相比，有以下优势：

1. 更小的虚拟化开销。LXC的诸多特性基本有内核提供

2. 快速部署。只需要安装LXC，就可以利用LXC的相关命令来创建并且启动容器，为应用提供虚拟执行环节。而传统的虚拟化技术，需要先创建虚拟机，然后安装系统，再部署应用。

3. 虚拟机的rootfs就在/var/lib/lxc/container_name ，可以在宿主机上轻松修改container的文件系统。

4. LXC使用apparmor，应用程序访问控制系统来确保主机不受容器内实例的恶意行为。

LXC的缺点

1. 缺少对磁盘限额(disk quota)的支持，目前使用LVM来限定支持。

2. 缺少对写时复制(copy on write)的支持，对于每个容器来说，都是一份操作系统的用户态实例，都有属于自己的系统库函数文件等必需文件。在一个系统有多个容器的情况下，这会造成磁盘空间的浪费。这里可以借鉴写时复制的概念，对于容器共用的文件，在没有对共享文件进行写入之前，可以只保存一份拷贝，其他容器采用硬链接的方式来共享，当有容器对共享文件进行写入时，为其单独创建一份拷贝。

3. 进程和容器之间的动态关联还不够完善

    理想情况下，进程和容器之间是动态关联的，进程可以在容器之间迁移。在LXC中，资源管理是通过cgroups实现的，进程可以在cgroup之间有条件的迁移。命名空间的隔离是通过namespace实现的，目前内核只支持进程变更有限的几类命名空间。

4. 不支持checkpoint

    checkpoint技术可以将容器中所有的进程暂时frozen，将当时容器完整的状态存储在磁盘上，类似于Vmware的snapshot，目前LXC不支持checkpoint技术，只是借助cgroups的freezer子系统，将进程暂时frozen和resume，没有完整的存储容器的状态。

5. 不支持容器的动态迁移

   动态迁移是指将正在运行的容器从一个机器上迁移到另一个机器上，在此过程中，容器中的进程无需停止，此项技术可以用来优化服务器集群的资源配置。目前LXC不支持动态迁移。

LXC安装使用

在Ubuntu系统下,可以使用apt命令来安装或者使用源码来安装,建议使用apt来安装,这种方式在安装过程中会自动安装LXC所依赖的其他软件.

在正确使用lxc之前,需要对其配置文件进行简单的介绍,以便更好的理解LXC的工作原理.

a. /etc/lxc/lxc.conf    创建lxc容器的时候默认使用的配置文件,默认内容如下。

b. /usr/lib/lxc/templates/   该目录保存当前LXC支持的各种发行版本的Linux模板配置文件

c. /var/lib/lxc/       该目录存放每个创建的容器实例，只有root用户才有权限访问其内容

d. /var/cache/lxc   该目录存放容器实例的cache，加快容器实例创建速度。

LXC根据容器类型的不同而有所不同，一种是系统容器，一种是应用程序容器。系统容器类似于虚拟机，

lxc-start –n name init ,运行init程序。

应用程序容器只是创建用于隔离一个应用程序的单独的命名空间，类似的命令，lxc-execute –n name cmd

LXC常用命令

1. lxc-checkconfig   用于判断Linux内核是否支持LXC

2. lxc-create          用于创建一个容器

   lxc-create –n name [ –f config_file ]

   name        创建的容器名称

   config_file  容器配制文件的路径

   备注： 容器名称是全局的，也就是说，系统不允许存在重名的容器。lxc-create创建的容器，在停止运行后，不会自动销毁。

3. lxc-destroy          用于销毁一个容器

4. lxc-execute          用于在一个容器执行应用程序

   lxc-execute –n name [ –f config_file] [ –s KEY=VAL ] command

  name       容器名称

  config_file 容器配制文件路径

   -s 后面跟配制键值对 例如 lxc.cgroup.cpu.shares = 512

   command   待执行的命令

备注：如果不存在name容器，lxc-execute会自动创建一个，容器停止运行后会自动销毁。

        执行过程中，有限选用 –f 指定的配置文件参数。 -s选项可以特别改变配置文件中的某一项参数值。

        lxc-execute 先创建lxc-init进程，然后在lxc-init中fork一个进行来执行命令，常用于在容器中执行应用程序。

5. lxc-start           用于在容器中执行给定命令

    lxc-start –n name [-f config_file ] [-c console_file ] [-d] [-s KEY=VAL]  [command]

    -d : 将容器当做守护进程执行

    -c : 指定一个文件作为容器的控制台输出，默认为终端

备注：如果容器还不存在，lxc-start会自动创建一个，容器停止允许后会自动销毁。它是直接创建进程来运行命令。

        lxc-start 用于在容器中启动system

6. lxc-kill               用于发送信号给容器中的第一个用户进程（容器内部进程号为1的为init，进程号为2的为第一个用户进程）,默认信号为SIGKILL。

     lxc-kill –n name [SIGNUM]

7. lxc-stop              用于停止容器中所有的进程

      lxc-stop –n name

  8. lxc-destroy         用于销毁容器

      lxc-destroy –n name

  9. 其他命令，等到需要的时候再补充。

使用上述命令，需要root权限来执行。

在成成的虚拟机容器中，有config配置文件，可以在里面添加针对这个虚拟机的各种资源限制范围。

经验总结

1. 创建虚拟机,需要以root权限来创建和执行上述相关的命令

2. 当尝试在容器中执行命令出现如下错误时,

由于LXC采用cgroup对容器进行资源管理,在实际使用lxc之前,必须执行mount none –t cgroup /cgroup 来挂载cgroup系统，或者将此命令写到/etc/fstab中，让系统每次启动时，自动挂载cgroup。

解决方法： https://groups.google.com/forum/#!topic/ns-3-users/brjBDmGU4PE

Cgroup部分的配置都是以lxc.cgroup.[subsystem name].key=value的形式出现的.例如：

lxc.cgroup.cpu.shares=512

lxc.cgroup.cpuset.cpus=1.2

cgroup下面有cpu子系统、cpuset子系统、memory子系统、blkio子系统、network部分、rootfs部分这些来设置。