引言：提到容器，大家第一時(shí)間都會想到Docker，畢竟Docker是目前最為流行的容器開源項(xiàng)目，它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)容器引擎（Docker engine），并且為容器的創(chuàng)建和管理、容器鏡像的生成、分發(fā)和下載提供一套非常便利的工具鏈，而它的容器鏡像格式幾乎就是業(yè)界的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。但其實(shí)除了Docker之外，在容器的開源生態(tài)圈中還有其它一些項(xiàng)目也在做自己的容器引擎，這樣的項(xiàng)目一般也被稱作為容器運(yùn)行時(shí)（container runtime），比如：CoreOS的rkt和Mesos的容器引擎（Mesos containerizer）。在本文中，我將對Mesos容器引擎進(jìn)行一個(gè)全面的介紹，解釋在Docker如此流行的情況下Mesos為什么還要堅(jiān)持做自己的容器引擎，介紹Mesos容器引擎的總體架構(gòu)和各核心組件，以及它對容器各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的采納和支持。

　　容器和容器引擎的定義

　　首先我們來了解一下什么是容器。我個(gè)人對容器的定義是：一個(gè)或一組使用了cgroups做資源限定、使用了namespace做資源隔離、且使用了的鏡像文件做根文件系統(tǒng)的進(jìn)程。如下圖1所示：

　　圖1

　　由此可見，實(shí)現(xiàn)容器的三大核心技術(shù)分別是：

　　Cgroups（Control Cgroups，控制群組）：Linux中的Cgroups包含多個(gè)不同的子系統(tǒng)，如：CPU、memory、device等。通過這些子系統(tǒng)就可以對容器能夠使用的各種資源進(jìn)行限定，比如：通過CPU子系統(tǒng)可以限定容器使用CPU資源的相對權(quán)重和單位時(shí)間內(nèi)能夠使用的的CPU時(shí)間。

　　Namespace（命名空間）：Linux同樣支持多個(gè)namespace，如：mount、network、pid等。通過這些namespace可以對容器進(jìn)行不同維度的資源隔離，比如：通過mount namespace可以讓容器具有自己獨(dú)立的掛載空間，在主機(jī)或別的容器中發(fā)生的掛載事件對該容器就不可見，反之亦然。通過network namespace可以讓容器具有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，而不必和其所在主機(jī)共用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。

　　Layered filesystem（分層文件系統(tǒng)）：Linux中的layered filesystem有多種不同的實(shí)現(xiàn)，如：AUFS、overlayfs等。通過這些layered filesystem配合mount namespace就可以快速部署出容器自己獨(dú)立的根文件系統(tǒng)。而且，基于同一個(gè)鏡像文件創(chuàng)建出來的多個(gè)容器可以共享該鏡像文件中相同的只讀分層，以達(dá)到節(jié)省主機(jī)磁盤空間的效果。

　　上面這三種技術(shù)都是在Linux系統(tǒng)中存在已久且相對成熟的技術(shù)，但讓終端用戶直接使用它們來創(chuàng)建和管理容器顯然并不方便。所以，容器引擎就應(yīng)運(yùn)而生了，它所做的主要工作就是將這三種技術(shù)在其內(nèi)部有機(jī)地結(jié)合和利用起來以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建容器和管理容器的生命周期，并對外提供友好的接口讓用戶能夠方便的創(chuàng)建和管理容器。Cgroups、namespace和layered filesystem的詳細(xì)介紹我就不再本文中贅述了，感興趣的讀者可以查閱Linux中這三種技術(shù)的相關(guān)文檔。

　　需要指出的是，容器引擎對這三種技術(shù)的使用往往是有選擇且可定制的，比如：用戶可以通過容器引擎創(chuàng)建一個(gè)使用cgroups memory子系統(tǒng)但不使用CPU子系統(tǒng)的容器，這樣的容器對內(nèi)存資源的使用就會受到相應(yīng)的限定，但對CPU資源的使用則不受任何限定。用戶也可以創(chuàng)建一個(gè)使用mount namespace但不使用network namespace的容器，這樣的容器就會有自己獨(dú)立的掛載空間，但和主機(jī)共用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。Mesos容器引擎在這方面的可定制化進(jìn)行得非常徹底，除了上面所說的對cgroups子系統(tǒng)和namespace的定制之外，Mesos容器引擎還能夠支持無鏡像文件創(chuàng)建容器，這是其它容器引擎所不具備的。

　　Mesos容器引擎產(chǎn)生的背景

　　在Docker如此流行的情況下，Mesos為什么還要堅(jiān)持做自己的容器引擎呢？其實(shí)Mesos在很早期的版本就和Docker進(jìn)行了集成，用戶可以通過Mesos創(chuàng)建一個(gè)Docker容器，在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上，Mesos agent會調(diào)用Docker的命令行和Docker engine通信，以讓其創(chuàng)建Docker容器。這也就是意味著Mesos對容器的管理嚴(yán)重依賴于Docker engine，而這種做法的問題是：

　　穩(wěn)定性不足：Mesos常常會被用來管理幾千甚至上萬節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)環(huán)境，而在如此大規(guī)模的生產(chǎn)環(huán)境中，穩(wěn)定性是極其重要的。而在這樣的環(huán)境中，通過實(shí)測我們發(fā)現(xiàn)Docker engine的穩(wěn)定性是有所不足的，有時(shí)會出現(xiàn)停止響應(yīng)甚至一些莫名其妙的bug，而這樣的問題反映到Docker社區(qū)中后有時(shí)又無法及時(shí)得到解決。這就促使了Mesos的開發(fā)者開始設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)自己的容器引擎。

　　難于擴(kuò)展：Mesos的用戶常常會提出一些和容器相關(guān)的新需求（比如：讓容器能夠使用GPU資源，通過CNI配置容器的網(wǎng)絡(luò)，等等），而這些需求都受限于Docker engine的實(shí)現(xiàn)，如果Docker社區(qū)拒絕采納這些需求，或有完全不同的實(shí)現(xiàn)方式，那Mesos作為Docker engine之上的調(diào)用方也無計(jì)可施。

　　眾所周知，Mesos的定位是數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)，它是一個(gè)非常好的通用資源管理和資源調(diào)度系統(tǒng)，一開始就是一個(gè)“大腦級“的存在，但如果只有“大腦”沒有“四肢”（對容器的支持就是“四肢”的一種），或“四肢“掌握在別人手中，那Mesos本身和其生態(tài)圈的可持續(xù)發(fā)展顯然是受限的。所以，發(fā)展自己的“四肢”是Mesos逐步發(fā)展壯大的必然選擇。

　　基于上述這些原因，Mesos社區(qū)決定要做自己的容器引擎，這個(gè)容器引擎完全不依賴于Docker engine（即：和Docker engine沒有任何交互），但同時(shí)它又完美兼容Docker鏡像文件。這也就意味著，用戶可以通過Mesos在一臺沒有安裝運(yùn)行Docker engine的主機(jī)上，基于任意Docker鏡像創(chuàng)建出容器。