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歴史から紐解くLinuxカーネルのコンテナ機能 / CNDT2019

歴史から紐解くLinuxカーネルのコンテナ機能 / CNDT2019

CloudNative Days Tokyo 2019 の講演資料です。
参考となる情報にはPDF中からリンクをしていますが、資料中のリンクは Speaker Deck 上ではクリックできないので PDF をダウンロードしてご覧ください。

tenforward

July 23, 2019
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Transcript

  1. ྺ࢙⿾〾ඥղ。 Linux じがぼ゚〣ぢアふべػೳ
    CloudNative Days Tokyo 2019
    Ճ౻ହจʢ@ten_forwardʣ
    2019-07-23
    1/39

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  2. ࣗݾ঺հʢ1ʣ
    Ճ౻ହจ
    Twitter @ten_forward
    github https://github.com/tenforward
    ٕज़ϒϩά https://tenforward.hatenablog.com/
    ॴଐ גࣜձࣾ IDC や゜アふくぎ / lxc-jp Project
    2/39

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  3. ࣗݾ঺հʢ2ʣ
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    2007 ೥ ぢアふべぇ࢖〘〔つがもと։ൃʢVirtuozzoʣ
    2009 ೥ OpenVZ/LXC ৮〿〕『
    2013 ೥ ୈ 1 ճぢアふべܕԾ૝Խ〣৘ใަ׵ձɹ։࠵
    LXC ೔ຊޠ man pages ຋༁&ろがで
    2014 ೥ gihyo.jp 〜
    ʮLXC 〜ֶ〫ぢアふべೖ໳ ʵܰྔԾ૝Խ؀ڥぇ࣮ݱ『぀ٕज़ʯ
    ࿈ࡌ։࢝
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    2009ʙ2012 ೥〣ぢアふべք۾
    2013 ೥〣ぢアふべք
    ඇಛݖぢアふべʢUser namespaceʣ
    2014 ೥Ҏ߱〣ぢアふべք۾
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    ෼〣ゃひぜぎひゆ「〛આ໌「〳『ɻ
    • ぢアふべ〝〤
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    • ぢアふべ〣ぼひぷゞがぜ
    • ぢアふべ〣࣮ߦݖݶ
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    〹 Unikernel 〟〞〣ٕज़ぇ࢖〘〔゘アのぐわ⿿⿴〿〳『⿿ɺຊ೔ѻ⿸〣〤ੲ⿾〾ʮぢアふべʯ
    〝ݺ〥ぁ〛⿶〔ɺゆ゜なとִ཭ܕ〣ʮぢアふべʯ〜『ɻ
    ɹぢアふべ࡞੒〠࢖⿸ぢろアへ〤 unshare ぢろアへɺip ぢろアへ〜『ʢDocker 〹 LXC 〤࢖
    ⿶〳【え!!ʣ
    ɻ
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    • ゆ゜なと〠゙ぬがと੍ݶぇઃఆ〜 ぀
    • なずゔ゙ふくʮଐੑʯぇઃఆ〜 ぀
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  8. Linux 〠⿼々぀ぢアふべ
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    ૊Έ߹ΘͤͯʮίϯςφʯΛ࡞Γ·͢ɻ
    Docker 〹 LXC/LXD 〝ݴ〘〔ぢアふべ࣮૷ぇ࢖⿸୅い〿〠ࣗ෼ʹඞཁͳػೳ͚ͩΛબΜͰίϯ
    ςφΛ࡞Δ͜ͱ΋Ͱ͖·͢ɻ
    Linux じがぼ゚〠࣮૷《ぁ〔⿸〖ɺぢアふべ༻〣ओཁػೳ:
    Namespaceʢ໊લۭؒʣ:
    ʮִ཭ۭؒʯΛ࡞Δɻִ཭͢ΔϦιʔε͝ͱ〠 Namespace ⿿ଘࡏ
    ʢOS ゙ぬがと〠ର『぀ʣ
    cgroup: ゆ゜なと〠ର「〛Ϧιʔε੍ݶΛߦ͏
    ʢ෺ཧ゙ぬがと〠ର『぀ʣ
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    લ⿿ग़〛 〳『⿿ɺ〒ぁ〝〤ผ〣 Linux kernel 〣ػೳ〜『ʣ
    ɻ
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  10. ぢアふべ〣やきぐ゚てとふわ
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    • ぢアふべ಺〜〤ぢアふべ಺〣び゙が「⿾ݟ⿺〟⿶
    りとぷ⿾〾ݟ〔ぶく゛ぜぷ゙び゙が ぢアふべ಺⿾〾ݟ〔ぶく゛ぜぷ゙び゙が
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  11. chroot
    ΋ͬͱ΋ྺ࢙ͷ͋Δίϯςφʢతػೳʣ
    • 1979 ೥ UNIX Version 7 〜〣৽ػೳʢੜ〳ぁ〛〔ਓʂʣ
    • 1982 ೥〠 BSD 〠ಋೖ
    • chroot 「〔ぶく゛ぜぷ゙ҎԼ「⿾ݟ⿺〟⿶
    • Linux 〠⿼々぀ chroot:
    • ゆ゜なと〤゚がぷぶく゛ぜぷ゙〣৘ใぇ࣋〘〛⿶぀
    chroot 「〛⿶〟⿶ゆ゜なと chroot 「〔ゆ゜なと
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  12. chroot 〣໰୊఺ɾたがむも゙ふく
    • chroot 〤ൈ々ग़【぀!
    • ൈ々ग़【〟⿶〽⿸〠『぀〠〤ݖݶぇണୣ『぀ඞཁ⿿⿴぀ʢcap_sys_chroot たがむも゙ふくʣ
    • 〞〣〽⿸〠࢖いぁ぀⿾い⿾〾〟⿶ぢアふべごアでア〜〤࢖⿶〚〾⿶ʢcap_sys_chroot ⿿
    ඞཁ⿾〷?ʣ
    たがむも゙ふく〝〤?
    • root ⿿࣋〘〛⿶぀ݖݶぇࡉ෼Խ「〛そ゚がゆԽ「〔〷〣ɻそ゚がゆ〉〝〠༗ޮɾແޮぇࢦ
    ఆ〜 ぀
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  13. pivot_rootʢ2.3.41/2000 ೥ʣ
    • root ϑΝΠϧγεςϜࣗମΛऔΓସ͑Δʢൈ々぀〝⿶⿸֓೦⿿〟⿶ʣ
    • chroot 〠ൺ〮〛 pivot_root 〜 ぀৚݅〤ݫ「⿶
    pivot_root લ pivot_root ޙ
    • ʮ৽「⿶ root やきぐ゚てとふわʯ⿾〾〤ൈ々ग़【〟⿶
    • Docker 〹 LXC/LXD 〟〞〤 pivot_root ぇ࢖༻「〛⿶぀
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  14. bind mountʢ2.4.0/2001 ೥ʣ
    • ぶく゛ぜぷ゙び゙が〣Ұ෦ぇผ〣ぶく゛ぜぷ゙ҎԼ〠ろげアぷ
    • ろげアぷ「〔ぶく゛ぜぷ゙ҎԼ〤ݩ〝ಉ」ゑぽ⿿ݟ⿺぀
    • りとぷ〣ぶく゛ぜぷ゙ぇぢアふべ〝ڞ༗『぀৔߹〠〷࢖༻
    pivot_root લ pivot_root ޙ
    • bind mount 「〔び゙が〤ろげアぷ《ぁ〛⿼〿やきぐ゚てとふわ〘〲。〟぀〣〜
    pivot_root Ͱ͖Δ!
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  15. Mount namespaceʢ2.4.19/2002 ೥ʣ
    • ぢアふべ಺〣ろげアぷɺろげアぷૢ࡞ぇ෼཭『぀
    • ⿴぀ぢアふべ಺〜ߦ〘〔ろげアぷɺぎアろげアぷ⿿ଞ〣ぢアふべ〠Өڹぇ༩⿺〟⿶〽⿸〠
    『぀
    • ෼཭「〟⿶〽⿸〠〷〜 ぀ʢsystemd 〤ぶやさ゚ぷ〜෼཭「〟⿶ঢ়ଶ〜ىಈ『぀ʣ
    • ଞ〣ぢアふべ〜ߦ〘〔ろげアぷૢ࡞⿿ݟ⿺〟⿶
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  16. ぶゑʢ1ʣ
    pivot_root 〝 bind mount 〝 Mount namespace 〣ぶゑ
    Namespace ぇ؆୯〠࡞぀〠〤 util_linux ෇ଐ〣 unshare ぢろアへ⿿࢖⿺〳『
    1. Mount namespace ぇ࡞぀
    2. pivot_root 『぀〔〶〠ぢアふべやきぐ゚てとふわぇผぶく゛ぜぷ゙〠 bind mount 『぀
    3. mount ৘ใぇऔಘ『぀〔〶〠ぢアふべ༻〠 proc やきぐ゚てとふわぇ mount 『぀
    4. pivot_root 『぀ʢҎલ〣 / 〤 /old 〠ろげアぷ『぀ʣ
    5. ぢアふべ಺〜 / ぇ umount 『぀
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  17. ຊ೔〣಺༰
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  18. 2000 ೥ʙ2005 ೥〣ぢアふべք۾ɹ〒〣ଞ〣࿩୊
    2000 ೥ FreeBSD jail
    2002 ೥ VirtuozzoʢLinux ޲々঎༻ぢアふべʣ゙゙がとʢ։ൃ〤 1999 ೥։࢝ʣ
    2004 ೥ Solaris Containers (Zone)
    2005 ೥ OpenVZ ゆ゜でこぜぷൃ଍ʢOSS ൛ Virtuozzoʣ
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  19. 2006ʙ2008 ೥〣ぢアふべք۾
    Linux ぢアふべ׬੒ظ ୈҰظ
    2006 ೥ UTS Namespace, IPC Namespaceʢ2.6.19ʣ
    りとぷ໊ɾへゐぐア໊ぇぢアふべ〉〝〠࣋〙ɺゆ゜なとؒ௨৴〟〞ぇぢアふべ಺
    〠ִ཭
    2007 ೥ macvlanʢ2.6.23ʣぼひぷゞがぜぐアのがやこがと
    2008 ೥ pid Namespace, Network Namespace, vethʢ2.6.24ʣ
    ゆ゜なとɺぼひぷゞがぜ〣ִ཭
    cpu, cpuacct, cpuset cgroupʢ2.6.24ʣ
    CPU 〠ର『぀゙ぬがと੍ݶ
    device cgroupʢ2.6.26ʣ
    freezer cgroupʢ2.6.28ʣ
    19/39

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  20. ຊ೔〣಺༰
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    2000 ೥ʙ2006 ೥〣ぢアふべք۾
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    2014 ೥Ҏ߱〣ぢアふべք۾
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  21. PID Namespaceʢ2.6.24/2008 ೥ʣ
    • ぢアふべ಺〜〞え〟ゆ゜なとぇ࣮ߦ「〛⿶぀⿾ɺଞ〣ぢアふべ⿾〾ݟ⿺〔〾ぐん
    • ぢアふべ〉〝〠ಠཱ「〛 PID ぇ࣋〖〔⿶
    • 〔〕「ɺりとぷ (਌ Namespace) ⿾〾ぢアふべ (ࢠ〣 Namespace) 〣ゆ゜なと〤ݟ⿺
    〳『
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  22. ຊ೔〣಺༰
    ぢアふべ〝〤
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    2000 ೥ʙ2006 ೥〣ぢアふべք۾
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    2009ʙ2012 ೥〣ぢアふべք۾
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    ඇಛݖぢアふべʢUser namespaceʣ
    2014 ೥Ҏ߱〣ぢアふべք۾
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  23. Network Namespaceʢ2.6.24/2008 ೥ʣ
    Network Namespace
    ぼひぷゞがぜؔ࿈〣゙ぬがとぇִ཭『぀
    • ぼひぷゞがぜぐアのがやこがと
    ʢଞ〣 Namespace ⿾〾ݟ⿺〟。〟〿〳『ʣ
    • ぎへ゛と
    • れがぷ
    • ゚がふくアそ
    • Firewall
    • ʜ
    • ෺ཧぐアのがやこがと〷ಛఆ〣 Namespaceʢぢアふべʣ〠ॴଐ《【〾ぁ぀
    • ಛఆ〣ぐアのがやこがとぇෳ਺〣 Namespaceʢぢアふべʣ〜ڞ༗〜 ぀
    23/39

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  24. veth ぐアのがやこがとʢ2.6.24/2008 ೥ʣ
    • Virtuozzo/OpenVZ ༝དྷ
    • ࡞੒『぀〝ର〝〟぀ぐアのがやこがと⿿ੜ੒《
    ぁ぀ɻ〒〣ର〝〟぀ぐアのがやこがとؒ〜௨৴
    ぇߦ⿸ʹ L2 〣ぷアぼ゚
    • ର〣ยํぇりとぷɺยํぇぢアふべ〣
    Namespace 〠ॴଐ《【぀ʢҟ〟぀
    Namespace ؒ〜〟⿶〝௨৴ෆՄʣ
    24/39

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  25. ぶゑʢ2ʣ
    Network Namespace 〝 veth ぇ࡞〿ɺveth ぐアのがやこがとぇ Namespace 〠ॴଐ《【
    〛௨৴『぀
    Network Namespace ぇ࡞぀〠〤 iproute2 ෇ଐ〣 ip netns ぢろアへ⿿࢖⿺〳『
    1. Network namespace ぇ࡞぀
    • Namespace ಺〣ぐアのがやこがと〣֬ೝ
    2. veth ぐアのがやこがとらぎぇ࡞぀
    3. veth ぐアのがやこがと〣ยׂぁぇ Namespace 〠Ҡ『
    4. veth ぐアのがやこがとらぎ〣〒ぁ〓ぁ〠ぎへ゛とぇׂ〿౰〛〛 Up 『぀
    5. veth らぎಉ࢜〜௨৴〜 ぀〈〝ぇ֬ೝ『぀
    25/39

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  26. ຊ೔〣಺༰
    ぢアふべ〝〤
    ぢアふべ〣やきぐ゚てとふわ
    2000 ೥ʙ2006 ೥〣ぢアふべք۾
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    2013 ೥〣ぢアふべք
    ඇಛݖぢアふべʢUser namespaceʣ
    2014 ೥Ҏ߱〣ぢアふべք۾
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    26/39

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  27. 2009ʙ2012 ೥〣ぢアふべք۾
    2009 ೥ Memory, net_cls cgroupʢ2.6.29ʣ
    ゐゑ゙ɺぼひぷゞがぜ゙ぬがと੍ݶ
    2010 ೥ blkio cgroupʢ2.6.33ʣ
    ゅ゜ひぜぶみぐと〣 I/O ੍ݶ
    2011 ೥ setns() てとふわぢが゚ʢ3.0ʣ
    Namespaceʢぢアふべʣ಺〜ゆ゜なとぇ࣮ߦ『぀ʢdocker exec / lxc
    execʣ
    2012 ೥ perf_event cgroupʢ3.3ʣ
    hugetlb cgroupʢ3.6ʣ
    ʢࡉ⿾⿶ػೳ௥Ճ〤ଞ〠〷⿴〿〳『ʣ
    27/39

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  28. ຊ೔〣಺༰
    ぢアふべ〝〤
    ぢアふべ〣やきぐ゚てとふわ
    2000 ೥ʙ2006 ೥〣ぢアふべք۾
    ゆ゜なと〣ִ཭
    ぢアふべ〣ぼひぷゞがぜ
    2009ʙ2012 ೥〣ぢアふべք۾
    2013 ೥〣ぢアふべք
    ඇಛݖぢアふべʢUser namespaceʣ
    2014 ೥Ҏ߱〣ぢアふべք۾
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  29. 2013 ೥〣ぢアふべք
    ぢアふべత〠ॏཁ〟೥
    • 3.8 kernel 〤ݱࡏ࢖いぁ〛⿶぀ぢアふべ〣ओཁ〟ػೳ⿿ଗ〘〔ॏཁ〟゙゙がと
    User namespace ඇಛݖʢrootlessʣぢアふべ〣࣮ݱʢ։ൃ։࢝〤〟え〝 2.6.23,
    2007 ೥!!ʣ
    setns() શ Namespace 〠ର「〛࢖༻Մೳ〠〟〘〔
    • Docker ݩ೥ʢ3 ݄〠 OSS 〝「〛ެ։ʣ
    • Checkpoint/Restart ػೳʢ3.11ʣ
    ⿴぀࣌఺〣ゆ゜なと〣ঢ়ଶぇอଘɺ࠶։〜 ぀
    29/39

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  30. ຊ೔〣಺༰
    ぢアふべ〝〤
    ぢアふべ〣やきぐ゚てとふわ
    2000 ೥ʙ2006 ೥〣ぢアふべք۾
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    2009ʙ2012 ೥〣ぢアふべք۾
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    2014 ೥Ҏ߱〣ぢアふべք۾
    〳〝〶
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  31. User namespaceʢ3.8/2013 ೥ʣ
    • root ݖݶ〜ぢアふべぇىಈ『぀〝ɺぢアふべ಺〣 root 〤りとぷʢぢアふべ֎ʣ〣 root 〝
    ಉ」ݖݶぇ࣋〘〛⿶぀
    • ぢアふべ (Namespace) ֎〝ผ〠 User namespace ಺〣 uid/gid ぇ࣋〛぀〽⿸〠〟〘
    〔ʢぢアふべ֎〣 uid/gid 〝ぢアふべ಺〣 uid/gid ぇろひゃアそ『぀ʣ
    • User namespace Λ࢖͏ͱɺϗετͰ͸ಛݖΛ࣋ͨͳ͍ίϯςφ͕ىಈͰ͖Δ
    • User namespace ͸ҰൠϢʔβʔͰ࡞੒Մೳ
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  32. ぶゑʢ3ʣ
    User Namespace ぇ࡞੒
    ࠶〨 unshare ぢろアへぇ࢖⿶〳『
    1. Ұൠゕがづが〜〤 User namespace Ҏ֎〣 namespace 〤࡞ぁ〟⿶〈〝ぇ֬ೝ
    2. User namespace ぇ࡞〿てこ゚ぇ࣮ߦ
    3. てこ゚〣ಈ࡞ݖݶぇ namespace ಺〝 namespace ֎⿾〾֬ೝ
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    • MountɺPIDɺNetworkɺUser Namespace 〝ؔ࿈『぀ػೳぇઆ໌
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    • ୈ 2 ճ
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    • ぢアふべٕज़ೖ໳ - Ծ૝Խ〝〣ҧ⿶ぇ஌〿ɺཁૉٕज़ぇ৮〘〛ֶ〱⿸ʢby hayajo_77 《
    え / ごアでぺぎ Hubʣ
    • LXC 〜ֶ〫ぢアふべೖ໳ ʵܰྔԾ૝Խ؀ڥぇ࣮ݱ『぀ٕज़ (gihyo.jp)
    • Linux ぢアふべ〣಺෦ぇ஌あ⿸
    • Linux ぢアふべ࠷৽৘ใʢ2013-06-01ʣ
    • History of containersʢS3hh’s Blogʣ
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