Каким образом Docker изолирует контейнеры друг от друга

1️⃣ Как кратко ответить

Docker изолирует контейнеры друг от друга с помощью технологий, таких как пространства имен (namespaces) и контрольные группы (cgroups) в ядре Linux. Пространства имен обеспечивают изоляцию процессов, сетей и файловых систем, а cgroups ограничивают использование ресурсов, таких как CPU и память.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Docker использует несколько ключевых технологий для изоляции контейнеров, что позволяет им работать независимо друг от друга на одном хосте. Основные из них — это пространства имен (namespaces) и контрольные группы (cgroups).

Пространства имен (Namespaces)

Пространства имен в Linux — это механизм, который изолирует различные аспекты операционной системы для каждого контейнера. Это позволяет контейнерам иметь собственные независимые представления системных ресурсов. Основные типы пространств имен, используемые Docker:

• PID Namespace: Изолирует идентификаторы процессов. Каждый контейнер видит только свои процессы, что предотвращает доступ к процессам других контейнеров.

• Network Namespace: Изолирует сетевые интерфейсы. Каждый контейнер может иметь свои собственные сетевые интерфейсы, IP-адреса и маршруты, что позволяет им работать в изолированных сетевых средах.

• Mount Namespace: Изолирует точки монтирования файловых систем. Контейнеры могут иметь свои собственные файловые системы, что предотвращает доступ к файловым системам других контейнеров.

• UTS Namespace: Изолирует информацию о системе, такую как имя хоста. Это позволяет контейнерам иметь свои собственные имена хостов.

• IPC Namespace: Изолирует межпроцессное взаимодействие. Контейнеры могут использовать свои собственные механизмы IPC, такие как очереди сообщений и семафоры.

• User Namespace: Изолирует идентификаторы пользователей. Это позволяет контейнерам иметь свои собственные UID и GID, что повышает безопасность.

Контрольные группы (cgroups)

Контрольные группы (cgroups) — это механизм, который управляет и ограничивает использование системных ресурсов контейнерами. Cgroups позволяют:

• Ограничивать использование CPU: Контейнеры могут быть ограничены в использовании процессорного времени, что предотвращает их влияние на производительность других контейнеров.

• Ограничивать использование памяти: Контейнеры могут быть ограничены в использовании оперативной памяти, что предотвращает их потребление всех доступных ресурсов.

• Ограничивать использование дисковых операций: Контейнеры могут быть ограничены в скорости чтения и записи на диск, что предотвращает их влияние на производительность дисковой подсистемы.

Пример использования

Рассмотрим пример, как Docker запускает контейнер с изоляцией:

docker run -d --name isolated_container --memory="256m" --cpus="1" nginx

• docker run -d: Запускает контейнер в фоновом режиме.
• --name isolated_container: Устанавливает имя контейнера.
• --memory="256m": Ограничивает использование памяти контейнером до 256 мегабайт.
• --cpus="1": Ограничивает использование CPU контейнером до одного процессора.
• nginx: Указывает образ, который будет использоваться для создания контейнера.

Этот пример демонстрирует, как Docker использует cgroups для ограничения ресурсов, а также как контейнеры изолируются друг от друга с помощью пространств имен. Это позволяет запускать несколько контейнеров на одном хосте без риска, что они будут мешать друг другу или потреблять все доступные ресурсы.