【DockerCon2017最新技术解读】使用Moby工具和Linuxkit定制容器系统

摘要：在云栖TechDay34期：DockerCon2017最新的技术解读中，阿里巴巴技术专家王炳燊为大家解读了在DockerCon2017中新发布的Moby项目和Linuxkit项目，为大家详细地介绍了Moby与Docker的区别，以及Linuxkit的优势所在，并通过示例介绍了如何利用Moby工具和Linuxkit定制容器系统。

以下内容根据演讲嘉宾现场视频以及速记整理而成。

演讲嘉宾介绍：
王炳燊（花名：溪恒），具有丰富的Linux开发经验，对Docker技术有深入研究，多次提交Docker Patch。之前从事阿里云容器服务网络方案的设计与实现，专注于容器技术的基础环境研究。

本次分享主要围绕以下三个方面：

• 为什么产生Moby项目
• Linuxkit项目
• 利用Moby工具和Linuxkit定制容器系统

本次分享会对Docker在DockerCon里面发布的争议比较多的两个新项目——Moby和Linuxkit做一些分析。大家都知道在DockerCon上，Docker公司把Docker项目改名成了Moby，并且发布了Linuxkit项目。所以在本次分享中，首先会介绍一下Moby项目，然后再介绍一下Linuxkit项目，最后再结合这两个项目去构建自己的一个容器系统。

一、为什么产生Moby项目
在DockerCon的时候，Docker公司前CEO Solomon改了PR之后，在官方PR上面可以看到很多的“黑人问号”表情，大家对Docker的这个行为十分不看好，认为Docker就是改名成了Moby，以后Docker Run是不是就是通过Moby去Run，Docker是不是以后就变成一个商业化产品了，大家对这些问题不是很了解。在很多QQ交流群里面，大家也是不明白这件事情，就以为Docker改名成了Moby。其实在后面对于Docker的介绍中，说明了为了和更多的场景适配，所以把Docker里面的场景化的东西都抽象到Moby这个项目中，用来构建一个更加完善的生态系统。

为什么会产生Moby这个项目呢？可以看到最近几年里面，在2015年之后的Docker 1.17版本之后，引入了很多的新特性，比如Network、runC等，Docker的组件越来越多，提供支持的场景也越来越复杂，比如微服务、机器学习、物联网等，所以Docker镜像的下载量也呈现指数型上升，最终Docker运行的环境，也是越来越复杂，越来越多，比如在Linux，Windows，还有在嵌入式设备上。
所以Docker原本的发行版本已经不能适配于这些越来越复杂的场景了，举个例子，其实在IoT里面，树莓派的性能是比较好的，但是它去运行Docker的话，Docker就会占整个性能的一大部分，这样它上面就已经无法运行其他的一些自己的应用了，那用户要怎么去解决这些事情，难道自己去再写一个Docker容器引擎吗？这个成本是很高的，需要自己去造轮子。所以为了提供更加开放的生态，Docker公司把Docker项目中现在的一些组件抽象成Moby项目，这样系统构建者就可以通过Moby项目把现有的组件去进行组装，然后组装成自己所需要的一个容器引擎。
Moby项目现在有80多个组件，通过这些组件，用户可以避免重复地去造轮子。用户可以按照自己的需要去组装组件，做出自己的一个容器系统。这些组件有一个标准化的调用方式，他们之间通过gRPC通信，它的语言也是可以去定制的，不会像之前一样必须用Go语言去写。通过标准化的方式，通过Moby这个项目就可以把这些组件进行组合，成为自己所依赖的容器系统。
Moby项目的整个结构设计如下图所示。Moby里面会提供一个组件库的接口，这些组件就去实现这个组件库的接口，这些组件都是可以替换的，可以在不同的平台上有不同的实现。通过Moby的工具去把这些组件库的接口进行组装，比如现在Docker依赖了网络和Runtime这两个组件，然后就把这两个组件组装到一起，再去构建出来一个软件就是Docker。可能不需要依赖于很多Docker组件，就可以做出自己所需要的一个容器系统。
拿汽车发展史打个比方，最开始时就像是板车，整个系统由一个人完成，每个组件都要很紧密地耦合在一起，在Docker1.7之前就是这样子，只有单个的项目。在1.7之后它像老式汽车一样，很多东西会分到不同的厂房中去生产，最终去组装出来一个自己产品，当然这种方式只是说这些产品是分开制作的，不会相互影响，但是也没有做到很通用，在更多的场景中没有办法去适配。所以最终就会发展成现在这种汽车或者是说更广泛的应用场景，就是首先零件工厂去生产自己的零件，然后中间的组装工厂去采购不同的零件去组装成自己所需要的产品，这相当于Docker里面Moby项目。
Moby会带来哪些好处呢？首先它会提供更开放的生态，之前Docker的组件分布在不同的项目中，这样组件就可以单独去捐献给一些基金会，比如说containerd已经捐献给了CNCF，有了Moby这个生态之后，后续也会有更多的组件捐献给基金会，会为开发者提供更加开放的生态。其次可以通过不同的语言构建组件，因为组件之间是通过标准化的gRPC通信的，组件之间也允许客户通过自己的需求去定制不同的容器系统，比如说在IoT的环境下，用户就可以只把Runtime和网络去组装成一个它自己的容器系统，而不会受到Docker的限制。
大家最关心的是这会对Docker产生什么影响，Docker是不是变成了一个闭源的产品，以后会不会想要使用Docker就得买了。其实Docker官方也给出了下面的这个图，意思就是Docker项目现在改名成Moby项目，但是Docker会逐渐的从Moby项目中去抽象和剥离出来，作为Moby的一种组装方式，比如Docker依赖于这里面的一些库，它就特化成一种组装，组装成自己的Docker CE的版本，也就是Docker的社区版。Docker社区版后面也会继续做开源，所以用户和开发者不需要担心以后用Docker就会收费了，对于Docker用户来说，他也无须感知用户接口的变化，使用的命令还是Docker不是Moby，需要更多运维支持的可以选择Docker EE的版本，让Docker公司的工程师去替你去做运维和更复杂的线上支持，如果自己开发可以继续选择Docker社区版。对于架构师而言，现在就可以不强依赖于Docker项目，而是通过这些组件去拼装出来一个容器引擎去满足自己的需求。
二、Linuxkit项目
接下来看一下最新发布组件——Linuxkit。Linuxkit是很多公司一起联合发布的容器时代的一个安全、精简、可移植的操作系统，那么它有哪些特性呢？首先Linuxkit是基于Moby构建出来一个操作系统，它可以包含Moby的组件生态，它的系统服务都是以容器方式运行的。可以对比一下以前的传统容器系统架构，就是以前可能在CentOS或者Ubuntu运行起来Docker引擎，在Docker引擎上面来去运行起来自己的服务，在这些容器引擎之外其实是有很多的系统服务，可能根本就使用不到，而他们也带来了很多的风险和系统负载。所以对于现在容器时代的这种操作系统而言，可以去抽象成更精简的系统，就是只有LinuxKit内核和容器引擎，系统服务也可以通过像Docker的应用一样去运行在容器引擎上面提供给整个系统，所有的系统服务也是以容器的方式插拔和升级或替换的。
安全性
这种方式带来哪些好处呢？首先是对操作系统安全性的一个提升，对于很多企业来说，他们都会去买RedHat的系统，因为RedHat系统有官方支持，有很多的安全特性。其实它那些特性对Linuxkit来说是从根本上去就解决了的问题，比如说因为服务都是一些容器，所以在自己的系统中可以只组装需要的一些服务，这些服务也是在容器的沙箱中去运行的，比如说有一个DHCP的服务，它运行的时候可以去指定有哪些权限，就算有一些漏洞，可能它根本就没有权限去对系统去做那些操作，所以也从根本上解决了安全问题。其次如果这个服务真的存在漏洞，而且它能调动网络影响整个操作系统，对它进行升级也很方便，因为它就是一个容器，也可以对它进行替换。最后它的安全性还体现在它是由社区共建的，所有的Linuxkit组件都是开源的，有什么问题都会及时地得到解决。
精简系统
它带来的另一个好处是比较精简。可以看一下正常系统大小，Ubuntu是1.4G，CentOS是680M，Linuxkit的裸系统的大小只有34M，因为它只有Kernel和一个容器引擎，所以系统特别小。而且服务少带来的好处就是启动很快，基本上在2至3秒钟就可以启动起来，这样就可以用到IoT设备上，可以不依赖很多的系统服务，所以它可以很快启动，而且会消耗更少的资源。Linuxkit也可以用到云计算场景上，这主要是看中它的动态可扩展性，比如哪一天要抢红包了，突然来了很多流量，用Linuxkit系统2至3秒钟就可以扩容出来一个实例，就可以更好地去应对。
可移植性
Linuxkit系统可能运行在很多环境上面，比如桌面、服务器以及大型主机等，架构上面可以有英特尔或者ARM，还有就是可能在裸机上或者在云平台的虚拟机上去运行。因为Linuxkit可以使用同一份配置，通过Moby去构建不同的参数去打出来不同的镜像，比如打出来ISO镜像适配于物理机，打出VHD去适配于虚拟机。
三、利用Moby工具和Linuxkit定制容器系统
然后看一下实际的描述文件要怎样写。它里面包含几个组件，它的操作系统里面的内核是哪一个镜像，它下面的容器引擎是哪些，然后还有就是下面去描述系统所依赖的服务容器，比如说例子里面加了DHCP，让它可以动态去获取网络配置，然后通过Moby的工具就可以一键去构建出来，还可以构建出不同格式，比如ISO、云平台的RAW和VHD。
下面就是一个通过Moby工具和Linuxkit定制容器操作系统例子。左边是一个操作系统描述，用了一个Redis数据库的服务，导出出来一个ISO格式，通过Moby命令直接去构建镜像，这个镜像的大小只有41M，和其他的操作系统不是一个数量级的。

然后去直接配置它的启动，可以看到它在三秒钟之内就能够启动完成。