Day 03: Container 是什麼？

2022 iThome 鐵人賽

DAY 3

DevOps

那些關於 docker 你知道與不知道的事系列第 3 篇

14th鐵人賽 docker container

小賴

2022-09-18 23:01:31

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在上一篇中我們準備好了實驗環境，現在就來試試看怎麼啟動一個 container，docker 最厲害的一點就是將啟動 container 這件事變得很簡單，例如，只需要在我們的 Host(備註1) 上執行以下指令就可以建立一個 container:

$ docker run -it alpine ash

docker run: 這是一個 docker 指令，執行這個指令可以讓 docker 啟動一個新的 contaier，在這後面的都是 docker run 的相關參數，其相關參數還不少，可以參考官網說明: https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/run/
參數 -it 中的 -i: 這是要啟動一個互動模式(interactive)，以用來保持標準輸入的開放。
參數 -it 中的 -t: 這是讓 docker 分配一個虛擬終端機(pseudo-TTY)，並且綁定到容器的標準輸出上。
alpine: 這是用來啟動這個 container 的「依據」，或者說「樣版」。
ash: 即為我們要在這個 container 中執行的命令，他是在 alpine 中使用的 shell。

當我們執行了指令後，會發現我們的 terminal 變成 / # 了，這時候不管是執行 pwd 或是 ls 等指令，會發現跟你在執行 docker run 之前的地方或檔案都不一樣了，彷彿進入了另外一台主機。讓我們執行看看 ps aux 觀察看看：

/ # ps aux
PID   USER     TIME  COMMAND
    1 root      0:00 ash
   11 root      0:00 ps aux

可以看到這裡只有兩個 process，第一個是我們在啟動 container 時指定要執行的 ash shell，第二個 process 就是我們正在執行的這個 ps aux，而且其 PID 分別是 1 跟 11。

這時候讓我們用另外一個 terminal 登入並且重新執行一次 ps aux，正常來說你應該會看到非常多個 process 才對，很顯然 container 裡跟我們的 Host 是不同的兩個世界，對吧！

讓我們更進一步觀察一下，在 Host 中執行:

$ ps aux | grep ash
ubuntu      1604  0.0  4.9 1273700 47772 pts/0   Sl+  14:09   0:00 docker run -it alpine ash
root        1655  0.0  0.1   1712  1056 pts/0    Ss+  14:09   0:00 ash
ubuntu      1853  0.0  0.0   8168   724 pts/1    R+   14:28   0:00 grep --color=auto ash

至少看到三個跟 ash 有關的 process，第一個是我們在執行 docker 指令，第三個是我們在 grep ash 這個關鍵字，這兩個都沒什麼特別的，但第二個就很有趣了，他是一個 ash shell，那讓我們在 Host 中執行看看 ash:

$ ash

Command 'ash' not found, but can be installed with:

sudo apt install ash

咦，在我們的 Host 中根本沒有 ash 可以執行啊，那剛剛那個 ash 是哪裡來的呢？

其實這個 ash 就是 container 中的那一個 process。要怎麼驗證這件事呢？我們先用以下指令(備註2)找到目前執行中的 container 的 id:

$ docker container ls
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND   CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
f9baa6f78fc9   alpine    "ash"     23 minutes ago   Up 23 minutes             zealous_goldstine

透過 docker container ls 這個指令，可以列出目前有在執行中的 container(備註3)，目前我們只有一個 container 在執行中，所以只會看到一列資料，這一列資料中的第一個欄位就是 container id，可以用來辨識一個 container。

接下來我們用 inspect 這個指令來查看一下這個 container:

$ docker conatiner inspect f9baa6f78fc9
...(這裡應該會看到一大長串以 JSON 格式呈現的資訊)

雖然資訊蠻多的，但鼓勵有興趣的人沒事可以多看看，這次我們先重點放在 State 這一個區塊，這時候可以用 format 這個參數來指令要看的內容(備註4 & 5)：

docker container inspect  --format='{{json .State}}' f9baa6f78fc9 | jq
{
  "Status": "running",
  "Running": true,
  "Paused": false,
  "Restarting": false,
  "OOMKilled": false,
  "Dead": false,
  "Pid": 1655,
  "ExitCode": 0,
  "Error": "",
  "StartedAt": "2022-09-18T14:09:26.743771986Z",
  "FinishedAt": "0001-01-01T00:00:00Z"
}

這邊有一個有趣的欄位 PID，他的數字是 1655，還記得我們剛剛在 Host 執行 ps aux | grep ash 看到的結果嗎？第二個 process 的 PID 是不是就是 1655 呢？

root        1655  0.0  0.0   1712   148 pts/0    Ss+  14:09   0:00 ash

不要懷疑啦，他們就是同一個，所以說啊，神秘的 container，說穿了其實不過就是 Host 中一個 process 而已喔，當然，他不是單純的 process，我們對他動了很多手腳，如果撇開那些，container 其實就只是一個 process 而已（對，我知道我重複寫了這句第二次，但我甚至還想要說第三次...）。

網路上或面試的時候，經常會討論到的一題是「container 跟 VM (virtual machine) 有什麼不一樣」，我自己總覺得這樣有點像是在問熱狗跟狗有什麼不一樣...但也不能這樣想，container 的本質是一個 process，但他的一些特性跟用起來的感覺，的確很像是 VM，這之後再討論了。

到目前為止，大家可以知道 container 其實就是一個在 Host 上執行的 process 而已，但在我們的 Host 中明明沒有 ash 這個指令，他是怎麼被執行出來的呢？又為什麼在 container 中看到的 process 只有兩個？PID 編號也跟 Host 中完全不一樣呢？這些就讓我們後續再繼續研究下去嚕～

備註:

接下來都會把我們用來做實驗的 AWS EC2 instance 稱為 Host，好用來區別是用來啟動 container 的那台主機環境，還是在 container 裡。
也可以用 docker ps ，有一樣的結果。
docker container ls -a 或是 docker ps -a 可以列出所有的 container，包括執行中或是已經停止的。
關於 format 的用法可以參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/inspect/
由於用了 format 後，輸出的結果會是一個字串，這時候可以用 jq 這個指令去把那串文字轉成比較好閱讀的 JSON 格式，但這個指令需要另外安裝 sudo apt install jq，蠻推薦裝一下的，好用。