Seit dem Aufkommen der Cloud erfreuen sich Microservices stetig wachsender Beliebtheit. Unternehmen wie Amazon und Netflix nutzen Cloud-Plattformen, um ihre gefragtesten Dienste bereitzustellen. Container bilden den Kern solcher Cloud-nativen Anwendungen. Ein Container ist eine isolierte Umgebung, die Microservices erleichtert und Vorteile wie überlegene Skalierung und schnelle Bereitstellung bietet. Es gibt einen großen Unterschied zwischen herkömmlichen Hypervisor-basierten virtuellen Maschinen wie VMware und Virtualisierungsdiensten auf Betriebssystemebene wie Docker und Linux Containers (LXC). In diesem Leitfaden vermitteln wir unseren Lesern praktische Kenntnisse über LXC, ein robustes Virtualisierungstool auf Systemebene für Linux.
All-in-One-Leitfaden zur Beherrschung von Linux-Containern
Wenn Sie ein Linux-Administrator sind, der mehr über LXC erfahren möchte, dann ist dies der perfekte Leitfaden für Sie. In diesem Beitrag beschreiben wir die verschiedenen Funktionen und Vorteile von LXC sowie wann es besser ist, es anderen Containerisierungsdiensten vorzuziehen. Wir zeigen Ihnen auch, wie Sie LXC installieren und damit beginnen.
Linux-Container:Funktionen und Grundlagen
Also, was ist LXC? Wie wir bereits gesagt haben, handelt es sich um einen Virtualisierungsdienst, der es uns ermöglicht, Cluster isolierter Linux-Umgebungen zu drehen. Es bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber monolithischen virtuellen Maschinen, indem es die Ressourcenlast auf der Hostmaschine reduziert. Dies macht es ideal zum Erstellen, Testen und Bereitstellen von Cloud-nativer Software. LXC bietet im Gegensatz zu anderen Virtualisierungstools auf Betriebssystemebene viel bessere Linux-Umgebungen.
LXC verwendet keine ausgefallenen Ressourcenkontrollmechanismen wie Hypervisoren. Stattdessen nutzt es Host-Containment-Funktionen, die direkt vom Linux-Kernel bereitgestellt werden. Die Hauptkomponenten, auf die es sich stützt, sind Namespaces und cgroups . Sie wurden erstmals seit Version 2.6.24 zum Kernel hinzugefügt. Das Hauptdesignprinzip von cgroups auch bekannt als "Kontrollgruppen" besteht darin, Ressourcenbegrenzung, Priorisierung, Abrechnung und Kontrolle bereitzustellen. Namespaces sind dafür verantwortlich, den Prozessraum und die Ressourceninformationen eines Containers vor anderen zu verbergen.
Darüber hinaus bietet LXC auch integrierte Unterstützung für verschiedene Linux-Härtungsrichtlinien wie Apparmor- und SELinux-Profile sowie Chroots. Es läuft auf fast jeder Architektur und in der Cloud mühelos. Außerdem können Sie jede Linux-Distribution unabhängig vom Host hochfahren. Angenommen, auf Ihrem Hostcomputer wird Ubuntu ausgeführt. Mithilfe von LXC-Containern können Sie Red Hat oder CentOS problemlos auf diesem Computer ausführen.
LXC kann im Gegensatz zu einigen anderen Containerisierungsdiensten kein Mac OS oder Windows ausführen. Dies liegt daran, dass LXC-Container direkt auf den Host-Kernel angewiesen sind. Wenn Sie also Apps ausführen möchten, die eines dieser Systeme erfordern, sollten Sie eine andere Plattform wie Docker in Betracht ziehen. Insgesamt eignet sich LXC am besten für Personen, die isolierte Linux-Umgebungen mit minimalem Ressourcenaufwand ausführen müssen.
Linux-Container vs. Docker
- -Wenn Sie in einem DevOps-Team oder als Site Reliability Professional arbeiten, sollten Sie bereits mit Docker vertraut sein. Es ist heutzutage die beliebteste Containerisierungsplattform für Cloud-native Apps. Sie fragen sich also vielleicht, wie sich LXC von Docker unterscheidet oder welches von ihnen besser ist. Wie bei allen Technologien hängt die Antwort ausschließlich von Ihren Anwendungsfällen ab. Dennoch werden wir einige Einblicke in die Unterschiede zwischen diesen beiden beliebten Virtualisierungsplattformen geben.
Docker ist im Vergleich zu LXC eine relativ neuere Technologie. Tatsächlich verwendete es LXC in seinen frühen Tagen unter der Haube. Allerdings hat Docker seitdem einen weiten Weg zurückgelegt und eigene Lösungen implementiert. Nun, der Hauptunterschied zwischen Docker und LXC ist ihre Designauswahl. Docker legt mehr Wert auf das Erstellen von Anwendungen. LXC hingegen wurde entwickelt, um eigenständige virtuelle Linux-Umgebungen bereitzustellen.
Entwickler verwenden Docker normalerweise zum Erstellen von Apps, die weggeworfen werden können, sobald eine neue Version eintrifft. Apps, die LXC verwenden, sollen jedoch persistent sein. Sie können in einen LXC-Container wie in einen Remote-Linux-Host ssh und die Umgebung verwalten. Docker lässt dies nicht zu, und Sie verwenden spezielle Tools, um die Bereitstellung und das Testen zu verwalten. Am Ende können Sie beide zum Erstellen von Cloud-Apps verwenden. Die Leute wählen normalerweise LXC gegenüber Docker, wenn sie Apps erstellen, die lange gewartet werden müssen.
LXC:Komponenten
Die LXC-Laufzeitumgebung besteht aus einer Reihe einzelner Komponenten. Dazu gehört der Kern liblxc Bibliothek, eine Reihe von Standardwerkzeugen zur Steuerung der Container, verschiedene Verteilungsvorlagen und mehrere Sprachbindungen für die Haupt-API. Die Sprachunterstützung umfasst Python, Go, Ruby, Lua und Haskell. Darüber hinaus gibt es einige harte Abhängigkeiten, ohne die lxc nicht installiert werden kann, z. B. eine C-Bibliothek wie glibc, uclib oder bionic. LXC erfordert außerdem die Kernel-Version 2.6.32 oder mehr.
LXC:Virtualisierungstyp
Linux-Container (LXC) bieten eine nominelle Betriebssystemumgebung, die zum Ausführen bestimmter Linux-Anwendungen oder Netzwerkdienste verwendet werden kann. Es verwendet direkt den Kernel des Hostsystems und kann daher nicht auf Nicht-Linux-Rechnern ausgeführt werden. Benutzer können aus einer großen Anzahl von Distributionsvorlagen für ihren Container wählen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Ubuntu, Fedora, Debian, Red Hat und CentOS.
Der Hauptvorteil dieser Art von Containern besteht darin, dass sie es uns ermöglichen, sensible Dienste zu isolieren. Sie können diese Art der Virtualisierung zum Erstellen von Umgebungen für Malware-Analysen, ethisches Hacken oder Aufgaben verwenden, die einen eigenständigen Host erfordern. Dies sind jedoch nur die beabsichtigten Zwecke. Sie können also auch beliebige Dienste ausführen, die Sie normalerweise auf Ihrem Linux-Computer ausführen. Dies steht in scharfem Kontrast zum anwendungsorientierten Ansatz von Docker.
LXC:Werkzeugunterstützung
Robuste Toolunterstützung ist entscheidend für die Verwaltung von Cloud-Anwendungen und eigenständigen Diensten. LXC bietet eine große Auswahl an Tools, die fast identisch mit Ihrer herkömmlichen Linux-Maschine sind. Daher müssen Sie keine ausgefallenen Verwaltungstools installieren, um Ihre LXC-Container zu verwalten. Sie können alle Standard-Linux-Pakete wie ssh, htop, iptables und Linux-Cron-Jobs verwenden. Dies erleichtert Administratoren die Verwaltung und Automatisierung containerisierter Dienste.
Darüber hinaus bietet das lxc CLI einen umfassenden Satz von Tools zum Erstellen, Ausführen und Verwalten von LXC-Containern im laufenden Betrieb. In dieser Anleitung erfahren Sie, wie Sie diese installieren und die grundlegenden Funktionen ausführen. Außerdem können Sie zusätzliche Tools verwenden, indem Sie die LXD-Toolchain verwenden. Wir werden in den folgenden Abschnitten ausführlich auf LXD eingehen. Insgesamt schränkt LXC die Fähigkeit des Benutzers nicht ein, Standard-Linux-Pakete zu verwenden, während es weiterhin spezialisierte Tools anbietet.
LXC:Ökosystem
Das LXC-Ökosystem ist praktisch identisch mit dem von Linux. Das macht den Einstieg mit Linux-Containern einfacher als mit Docker oder rkt. Da wir alle Standard-Linux-Pakete in diesen Containern installieren und ausführen können, ist es einfach zu konfigurieren und zu warten. Lassen Sie sich also nicht überwältigen, wenn Sie feststellen, dass zusätzliche Tools wie Kubernetes und Swarm für LXC nicht erforderlich sind.
LXC:Benutzerfreundlichkeit
Einer der Hauptgründe für den Wechsel von virtuellen Linux-Maschinen zu containerisierten Plattformen ist die erhöhte Benutzerfreundlichkeit. LXC geht hier einen ganzen Schritt weiter, indem es die Notwendigkeit beseitigt, monolithische Pakete vollständig zu installieren. Das erhöht nicht nur die Produktivität, sondern vereinfacht auch den Arbeitsablauf erheblich. LXC-Container werden mit individuellen Init-Systemen geliefert, die sich um die Systemkonfiguration kümmern und gleichzeitig einen geringen Ressourcenverbrauch beibehalten.
Darüber hinaus machen die reibungslose Benutzererfahrung und ein ausgereiftes Ökosystem LXC zu einer weitaus besseren Wahl als herkömmliche virtuelle Maschinen. Sie können innerhalb von Minuten einen LXC-Container einrichten und Ihre bevorzugte Linux-Distribution darin ausführen. Das Installieren und Verwalten von Linux-Anwendungen ist so einfach wie das Eingeben einiger alltäglicher Befehle. Wenn Sie also nicht eine ganze Reihe neuer Tools erlernen und dennoch isolierte Dienste ausführen möchten, bieten LXC-Container eine hervorragende Option.
LXC:Popularität
Es besteht kein Zweifel, dass Linux-Containern die Popularität von Docker fehlt. Dies ist auf einige prägnante Designentscheidungen zurückzuführen, zu denen unter anderem die Unfähigkeit gehört, Windows- oder Mac OS-Umgebungen auszuführen. Docker ist leichter als LXC und daher skalierbarer. LXC ist jedoch viel älter als Docker, und seine Container sind wesentlich eigenständiger als Docker.
Darüber hinaus eignet sich LXC sehr gut zum Erstellen von Testumgebungen wie Malware-Analyselabors usw. Dies macht es viel beliebter bei erfahrenen IT-Experten, die regelmäßig mit sensiblen Projekten arbeiten. Auch in Branchen, die Apps mit langem Lebenszyklus entwickeln und pflegen, erfreut sich LXC größerer Beliebtheit. Obwohl es im Vergleich zu Docker oder rkt weniger beliebt ist, bietet LXC insgesamt mehr Sicherheit und Wartungsfreundlichkeit.
LXC:Leistung
Wie bereits erwähnt, ist einer der Hauptgründe, warum Menschen containerisierte Plattformen gegenüber virtuellen Maschinen verwenden, die geringere Ressourcenbelastung. Dies wiederum führt zu einer weit überlegenen Leistung. LXC bietet eine mehr als 10-fache Dichte als herkömmliche virtuelle Maschinen wie KVM (Kernel-based Virtual Machine). Das bedeutet, dass Sie im Vergleich zu KVM-Gastmaschinen bis zu 10-mal mehr Container auf einem einzigen Linux-Host ausführen können.
Darüber hinaus sind Hypervisoren auch anfällig für unerwünschte Latenzprobleme. Im Vergleich zu KVM reduziert LXC die Latenz auf 57 %. Darüber hinaus laden LXC-Container viel schneller als virtuelle Emulatoren, die von Hypervisoren unterstützt werden. Beispielsweise starten LXC-Instanzen im Vergleich zu KVM um 94 % schneller. Wie Sie also sehen können, bietet LXC eine erhebliche Leistungssteigerung, indem es die Ressourcenlast und die Latenz verringert. Und die schnellere Ladezeit bietet eine reibungslose Benutzererfahrung.
LXC:Integration
Ein wesentlicher Vorteil von Linux-Containern besteht darin, dass sie sich sehr gut in vorhandene Software integrieren lassen. Sie sind nicht darauf beschränkt, nur herkömmliche Linux-Anwendungen mit LXC zu verwenden. Beispielsweise können wir sowohl LXC als auch Docker als Ergänzung zueinander verwenden. Das bedeutet, dass Sie Ihre Docker-Microservices einfach in einer LXC-Instanz hosten können, um ihnen eine bessere Isolierung und VM-ähnliche Eigenschaften zu bieten. Dies macht es äußerst bequem, Docker-Apps auszuführen und zu verwalten.
Darüber hinaus wird die Beschränkung aufgehoben, nur Linux-native Apps auszuführen. Wir können also ganz einfach einen Docker-Microservice auf Windows oder Mac erstellen und diesen in einem Linux-Container ausführen. Das ist eine wirklich nette Methode. LXC eignet sich auch für OpenStack, eine beliebte Cloud-Computing-Plattform. Es wird von einer großen Anzahl von Branchenführern verwendet und wird normalerweise als IaaS (Infrastructure-as-a-Service) bereitgestellt. Dadurch wird die Bereitstellung und Verwaltung von Cloud-Apps einfacher als je zuvor.
LXC:Migration
Die Migration ist für viele Administratoren von entscheidender Bedeutung, und LXC bietet diesbezüglich angemessene Unterstützung. Es gibt mehrere Möglichkeiten, einen Linux-Container von einem Host auf einen anderen zu migrieren. Sie können auch eine Live-Migration durchführen, wenn auch mit einigen Einschränkungen. Der einfachste Weg, einen Container auf eine andere Plattform zu migrieren, besteht darin, ein Backup zu erstellen und es auf dem Zielcomputer wiederherzustellen, entweder physisch oder remote über ssh.
Sie können einen Container auch mit der LXD-API und dem Simplestreams-Protokoll migrieren. Wir werden im folgenden Abschnitt über LXD sprechen. Machen Sie sich also keine Sorgen, wenn Sie das noch nicht wissen. Wir gehen nicht zu sehr auf die einzelnen Schritte des Migrationsprozesses ein. Vielleicht behandeln wir das in einem anderen Leitfaden. Im Moment finden Sie auf der Ubuntu-Website weitere Informationen zur Live-Migration. Stéphane Graber, der Hauptentwickler von LXC, hat auf seiner Website auch über die LXC-Migration berichtet.
LXC:Unterstützung
Wie bei jeder neuen Plattform ist der Unternehmenssupport sehr wichtig. Zum Glück bietet LXC in dieser Hinsicht erstklassigen Service. Unabhängig davon, ob Sie Linux-Container für private oder geschäftliche Zwecke verwenden, erhalten Sie garantiert zusätzlichen Support, wann immer Sie ihn benötigen. Darüber hinaus wird LXC von Canonical entwickelt, dem Unternehmen hinter Ubuntu und anderer beliebter Open-Source-Software. Somit ist die Qualität des Dienstes so gut wie es nur geht.
Canonical bietet auch kommerziellen Support für Unternehmen an, die LXC für ihre Cloud-nativen Anwendungen verwenden möchten. Es wird jedoch auch für Ubuntu LTS-Versionen bereitgestellt. Die LXC-Versionen 2.0 und 3.0 sind Releases mit Langzeitunterstützung. Wenn Sie also stabile Container auf allen Ihren Plattformen haben möchten, sollten Sie bei diesen Versionen bleiben. Die Unterstützung für andere Distributionsvorlagen hängt normalerweise von dieser spezifischen Distribution ab.
LXD:Erste Schritte
LXC begann als Userspace-Schnittstelle, die Zugriff auf die integrierten Containment-Funktionen des Linux-Kernels bietet. Es ist seinen Aufgaben mehr als gewachsen. Mit dem Aufkommen von Docker und seinem leistungsstarken Ökosystem verlagerten die Entwickler jedoch ihren Fokus auf die Entwicklung einer ausgereifteren Plattform. Das Ergebnis ist LXD, ein robustes Container-Managementsystem, das virtuelle Maschinen wie Erfahrung bieten kann, aber LXC-Container verwendet.
LXD basiert auf Bildern, ähnlich wie Docker-Bilder. Es implementiert auch eine einfache, aber leistungsstarke REST-API für die einfache Interaktion mit den Diensten. Diese API stellt über einen Unix-Socket eine Verbindung mit dem lokalen System her und kann auch über Standard-Netzwerkprotokolle entfernt verbunden werden.
Einige der Funktionen von LXD umfassen erhöhte Sicherheit, Skalierbarkeit, Benutzererfahrung, Live-Migration, erweiterte Ressourcenkontrolle, Netzwerkverwaltung und Speicherverwaltung. Insgesamt ist LXD eine Ergänzung zu LXC, kein Ersatz. Es verwendet LXC unter der Haube und nimmt einfach die Low-Level-Details weg.
Installieren und Verwenden von LXC
Wir haben die Vorzüge von Linux-Containern ausführlich besprochen. Jetzt ist es an der Zeit, sich die Hände schmutzig zu machen und mit der Nutzung dieser großartigen Technologie zu beginnen. Aber zuerst müssen Sie LXC auf Ihrem Rechner installieren.
Wir zeigen, wie man LXC auf einem Standard-Linux-Rechner installiert. Sie lernen, wie Sie LXC unter Linux installieren und Container mit der CLI erstellen. Öffnen Sie einfach Ihren bevorzugten Linux-Terminalemulator und geben Sie den folgenden Befehl ein.
$ sudo apt-get install lxc
Dadurch wird die lxc-CLI auf Ihrem lokalen Computer installiert. Sobald dies erledigt ist, haben Sie Zugriff auf alle lxc-Befehle sowie Verteilungsvorlagen, die zum Erstellen und Ausführen von Containern erforderlich sind. Sie können jetzt mit dem folgenden einfachen Befehl einen einfachen Container erstellen.
$ lxc-create -t <template> -n <container name>
Das -t Flag gibt den Namen der Vorlage und das -n an flag gibt den Namen des Containers an. Dieser Befehl erstellt den Container basierend auf der angegebenen Verteilungsvorlage. Verwenden Sie den folgenden Befehl, um eine Liste aller verfügbaren Vorlagen anzuzeigen.
$ ls /usr/share/lxc/templates/
Der folgende Befehl erstellt also einen Container namens test-container unter Verwendung der Alpine-Vorlage.
$ lxc-create -t alpine -n test-container
Dies wird fortfahren und die für eine Alpine-Installation erforderlichen Dateien herunterladen. Dies sollte eine Weile dauern und zeigt den Standardbenutzer und das Standardpasswort an, sobald es fertig ist. Jetzt können Sie den Container mit dem folgenden Befehl starten.
$ sudo lxc-start -n test-container
Verwenden Sie den nächsten Befehl, um sich mit diesem Container unter Verwendung des Standardbenutzernamens und -kennworts zu verbinden.
$ sudo lxc-console -n test-container
Dadurch werden Sie mit dem laufenden Container verbunden. Verwenden Sie die Tastenkombination Strg+a+q, um die Verbindung zu diesem Container zu trennen. Sie können sich auch direkt als Root mit dem Container verbinden, indem Sie Folgendes verwenden.
$ sudo lxc-attach -n test-container
Verwenden Sie den folgenden Befehl, um sich einige Informationen zu diesem Container anzusehen.
$ sudo lxc-info -n test-container
Es zeigt den Namen des Containers zusammen mit seinem Status, PID, IP-Adresse, Speichernutzung, CPU-Auslastung und mehr an. Wenn Sie mehrere Container gestartet haben, können Sie eine Liste davon anzeigen, indem Sie Folgendes verwenden.
$ sudo lxc-ls
Verwenden Sie den folgenden Befehl, um einen bestimmten Container zu stoppen.
$ sudo lxc-stop -n test-container
Sie können einen Container auch aus Ihrem System entfernen, wenn Sie ihn nicht mehr benötigen. Verwenden Sie zu diesem Zweck den folgenden Befehl.
$ sudo lxc-destroy -n test-container
Dadurch wird der Testcontainer zusammen mit all seinen Konfigurationen aus Ihrer Hostumgebung gelöscht. Weitere Informationen zu jedem verfügbaren Befehl finden Sie auf der LXC-Dokumentationsseite.
Installation und Verwendung von LXD
Wie wir bereits besprochen haben, ist LXD ein Wrapper für LXC mit einer Liste zusätzlicher Funktionen. Es ist im Wesentlichen ein Image-basiertes Verwaltungssystem für Linux-Container. Sie können lxd mit dem folgenden Befehl installieren.
$ sudo snap install lxd
Sie müssen LXC nicht separat installieren, wenn Sie LXD installieren. Neben dem Snap-Paket ist LXD auch als Debian-Paket verfügbar. Sie können es auch von der Quelle installieren. Jetzt müssen Sie einige Konfigurationsaufgaben erledigen. Die erste besteht darin, /snap/bin/lxd hinzuzufügen zum $PATH Ihres Systems.
$ echo 'export PATH="/snap/bin/lxd:$PATH"' >> ~/.bashrc $ source ~/.bashrc
Sie müssen jetzt die lxd-Konfiguration initialisieren. Führen Sie dazu einfach den folgenden Linux-Terminalbefehl aus.
$ sudo lxd init
Es wird Sie nach einer Reihe von Optionen fragen. Sie können jetzt einfach die Standardeinstellungen auswählen. Sobald die Konfiguration abgeschlossen ist, können Sie nun Ihren ersten Container erstellen. LXD erstellt Containerinstanzen mithilfe von Images. Der folgende Befehl zeigt eine Liste der verfügbaren Image-Repositorys. Sie können sowohl neue Bildquellen hinzufügen als auch lokal erstellen. Im Moment bleiben wir bei den offiziellen Fernbedienungen.
$ sudo lxc launch images:alpine
Dieser Befehl erstellt eine Instanz mit dem Alpine-Image. Es ist ein ziemlich leichtes Bild, das sehr gut zu unserem Zweck passt. Sie können andere Bilder verwenden, wenn Sie möchten. Jetzt können Sie den folgenden Befehl verwenden, um eine Shell für diesen neu erstellten Container zu erhalten.
$ sudo lxc exec test-container /bin/sh
Wenn Sie den Container basierend auf einem Ubuntu-Image erstellt haben, ersetzen Sie /bin/sh mit /bin/bash zum Aufrufen der Bash-Shell. Sie können auch alle Standard-Linux-Shells verwenden, sofern das Container-Image dies unterstützt. Sie können auch einen Befehl innerhalb des Containers ausführen, ohne sich mit einer Shell zu verbinden.
$ sudo lxc exec test-container -- ip a
Dadurch wird die IP-Adresse der Containerschnittstellen mit dem Linux-IP-Befehl gedruckt. Schließlich können Sie den Test-Container mit dem folgenden Befehl stoppen.
$ sudo lxc stop test-container
LXD unterstützt viele zusätzliche Befehle für Linux-Container. Weitere Einzelheiten dazu finden Sie auf der LXD-Dokumentationsseite.
Abschlussgedanken
Linux-Container sind eine großartige Möglichkeit, schlanke VMs ohne Hypervisoren zu implementieren. Das macht sie hoch skalierbar und ressourcenschonend. Darüber hinaus bietet LXC auch einen praktikablen Ansatz zur Entwicklung von Cloud-nativen Anwendungen. Der Hauptunterschied zwischen LXC-Containern und Docker-Containern besteht darin, dass LXC betriebssystemzentriert ist, während Docker-Container anwendungszentriert sind.
Wenn Sie also nach dem Aufbau einer persönlichen Laborumgebung oder eines robusten cloudfähigen Dienstes suchen, ist LXC eine bessere Option als Docker oder rkt. Dennoch ist Docker immer noch eine ausgezeichnete Wahl für die Anwendungsvirtualisierung. Sehen Sie sich also unsere Anleitung zu alltäglichen Docker-Befehlen an, wenn Sie Docker ausprobieren möchten.