Windows 原生 Docker 正式商用

Windows 应用已经可以稳定地运行在原生容器管理平台之上

Windows 应用已经可以稳定地运行在原生容器管理平台之上

2016 年 9 月 26 日,微软 Ignite 技术大会在亚特兰大举行,微软官方正式发布了 Windows Server 2016。对于广大 Windows 开发人员和 IT 技术专家来说,Windows 最令人激动的新功能,非「容器」莫属。而运行在 Windows Server 2016 上的容器,正是由 Docker 公司所驱动。

本篇博客将详细剖析这些让 Docker 容器与 Windows 完美匹配的技术创新点,并尝试阐述这些成就的重要意义。我们也推荐你看看同期发布的几篇博客,其中一篇讲述了如何创建你的第一台 Windows 容器,还有一篇详细介绍了 Docker 公司和微软公司为了在 Windows 上支持 Docker 而开展的一系列商业合作。

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2013 年,第一版 Docker 正式问世。从那以后的三年间,Docker 发展势如破竹,彻底改变了 Linux 开发者和运维人员 “构建、交付和运行(build,ship and run)” 应用的方式。如今,Docker Engine 和容器已经可以在 Windows 平台之上原生使用了,开发者和 IT 专家们也可以在 Windows 平台应用和基础架构上,体验一把 Linux 用户曾经经历过的大革新,享受 Linux 用户曾经享受过的福利:更好的安全性、更高的敏捷性、更优良的便捷性,以及随时可以把私有应用迁移到云端之上的灵活性。

而对于那些需要创建和维护 Linux 和 Windows 两大架构平台的开发人员和 IT 专家们来说,Docker 运行在 Windows 平台的重大意义更加不言而喻:现在,Docker 平台已经可以为 Linux 和 Windows 应用的管理提供一整套工具、API 和镜像格式了。随着 Linux 和 Windows 应用与服务器不断地 「Docker 化」,开发者和 IT 专家将能够通过使用 Docker 技术来管理和改进本地和云端的复杂微服务部署。

在 Windows Server 之上运行容器

Docker 和微软已经磨合了两年,期间开展了一系列的合作——Windows 内核中容器化基元(primitives)越来越多,为了充分利用这些新基元,双方协力把 Docker Engine 和 CLI 迁移到 Windows 平台上,Docker 还给 Docker Hub 增加了多架构镜像支持。今天 Windows 平台中正式引入 Docker,正是这两年合作的结晶。

结果就是,现在在 Windows 平台上已经可以完美使用强大无比的 docker run 来快速启动一个完全独立的新容器了。

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内核容器化功能已经整合进所有版本的 Windows Server 2016,在 Win10 的周年更新系统中也有。Windows 原生的 Docker daemon 可以在 Windows Server 2016 和 Win10 系统上运行(虽然 Win10 上只能创建和运行基于 Windows Server 的容器)。

Windows 版的 docker run 和 Linux 版有着一样的意义:全进程隔离,自带层级变动支持的沙盒文件系统(还有 Windows 注册表!)。每个容器都只面向一个纯净的 Windows 系统,而且无法介入到系统上的其他进程(不管这个进程是否被容器化了)。

举个例子,两个用着不同网络信息服务(IIS)版本,用着不同 . NET 框架的 Docker 化应用,可以在同一个系统中友好共存,甚至可以在互不影响的情况下,给各自的文件系统和注册表读写数据。

容器化之后,Windows IT 专家们可以隔离全部进程,发布状态的工件将变得非常稳定,用起虚拟机来就更加得心应手了,不必担心在硬件虚拟化过程中产生的资源超支和灵敏度降低。

Linux 上的容器可以用不同的安全档案运行,Windows 上的容器也与此类似,可以运行以下两种隔离模式中的一种:

1、Windows Server 容器使用和 Linux 容器一样的共享内核进程隔离范式。由于容器作为标准(但是隔离)的进程来运行,所以启动很快,而资源超支可以降到最低。

2、有了 Hyper-V 隔离,容器一启动就会生成一个很小的管理程序,容器进程就在这个程序里运行。虽然启动速度会稍慢一点,资源占用也会略有增加,但整体的隔离环境却会好上不少。

可以通过 docker run 上一个简单的开关来设置隔离:

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只要底层主机能支持所需的隔离模式,任何 Windows 容器镜像都能当作一台 Hyper-V 或服务器容器来运行,而且一台容器主机可以一个接着一个地运行这两者。基于容器的隔离模式,它是不知道容器进程的,而 Docker 控制 API 对于两种模式而言都是一样的。

这样一来,开发者就无需经常为隔离模式操心了,他们只需要用默认的设置就行,或者自己做些方便上手的设定。当 IT 专家需要选择如何在产品中部署容器化的应用时,隔离模式实实在在地为他们提供了选择的余地。

当然了,有一点要注意:尽管 Hyper-V 是支持 Hyper-V隔离的运行时技术,但 Hyper-V 隔离了的容器并不是 Hyper-V 虚拟机,不能用标准的 Hyper-V 工具来管理。

构建 Windows 容器镜像

得益于 Windows 注册表和文件系统的层级改进,docker build 和 Dockerfiles 都能完全支持创建 Windows Docker 镜像。下面是一个 Windows Dockerfile 样例文件,它是由斯蒂凡·施尔提交给 Node.js 官方 Docker 库的镜像。它能用 docker build 在 Windows 上创建出来:

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来看看 PowerShell 是如何用于安装和启动 zip 文件和应用程序的吧:Windows 容器运行遵循 Windows API 的可执行程序。要创建和运行 Windows 容器,你需要一个 Windows 系统。虽然 Windows 和 Linux 上的 Docker 工具、控制 API 和镜像格式都是一样的,Docker Windows 容器不能在 Linux 系统上运行,反之亦然。

还请注意,开始层是 microsoft/windowsservercore。在创建 Windows 容器镜像时,开启 FROMScratch 是没用的。镜像要么是基于 microsoft/windowsserverco,要么是基于 microsoft/nanoserver。

Windows Server Core 镜像还配有一个近乎完整的用户态,这个用户态有各种进程,还有建立在标准 Windows Server Core 安装上的 DLL。除了 GUI 应用,以及那些需要 Windows 远程桌面的应用,大部分运行在 Windows Server 上的应用都能被 Docker 化,以最少的误差,在一个基于 microsoft / windowsservercore 的镜像上运行。举几个例子:MicrosoftSQL Server, Apache, 网络信息服务(IIS),以及整个 .NET 框架。

这种灵活性,是以容量的暴增为代价的:microsoft/windowsservercore 镜像高达 10 个 G。不过幸好有了 Docker 高效率的镜像层级,在实际操作中容量过大并不是什么大麻烦。任何一台 Docker 主机只需要拖进底层一次便足矣,任何拖进系统或创建在系统上的镜像只不过是在重复利用底层。

另一个底层选项是 Nano Server,这是一款全新的小体积 Windows 版本,带有一个精简版的 Windows API。包括 IIS、新版 .NET Core framework,Node.js 和 GO 在内,已经有大量的软件运行在 Nano Server 上了。而且 Nano Server 基本镜像的体积远小于 Windows Server Core,这意味着它的必备组件更少,保持刷新所需的表面积也更小。Nano Server 是一个令人激动的成果,不仅因为,作为小型容器的底层,它的创建和 boot 非常快,还因为,它作为一种极小主义操作系统,是为了另一款同样优秀的,专门运行 Docker 镜像和容器的容器主机 OS 而生的——这就是它的伟大之处。

有了 Windows Server Core 和 Nano Server 可供选择,开发者和 IT 大牛们就可以自由玩转了,要么把异彩纷呈的 Windows 平台应用 “lift-and-shift” 到 Server Core 容器里,要么采用 Nano Server 搞绿地模式开发,要么把整个应用分解成数量更多的小部分,整合进微服务的组件里。

Docker 目前正与微软及其社区携手,在 WindowsServer Core 和 Nano Server 上创建容器镜像。Golang、Python 和 Mongo 语言作为正式 Docker 镜像,都可以用,更多的 Docker 镜像也正在开发之中,而且微软还维护了一系列非常普及的样本镜像。

总结

今天,Docker Engine 能在 Windows 系统上创建、运行和管理容器,是微软团队、Docker 团队,以及 Docker 社区成员经年累月劳动的成果。Docker 与微软通力合作,把容器化的福音带给了 Windows 开发者和 IT专家,我们为此感到无比自豪;让 Windows 和 Linux 技术能用同一套工具和 API 来创建、交付和运行应用,我们也为此感到无比激动。

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