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<title>00 开篇词 一个态度两个步骤,成为容器实战高手.md.html</title>
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<span>技术文章摘抄</span>
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<a class="current-tab" href="/专栏/容器实战高手课/00 开篇词 一个态度两个步骤,成为容器实战高手.md.html">00 开篇词 一个态度两个步骤,成为容器实战高手.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/01 认识容器:容器的基本操作和实现原理.md.html">01 认识容器:容器的基本操作和实现原理.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/02 理解进程(1):为什么我在容器中不能kill 1号进程?.md.html">02 理解进程(1):为什么我在容器中不能kill 1号进程?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/03 理解进程(2):为什么我的容器里有这么多僵尸进程?.md.html">03 理解进程(2):为什么我的容器里有这么多僵尸进程?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/04 理解进程(3):为什么我在容器中的进程被强制杀死了?.md.html">04 理解进程(3):为什么我在容器中的进程被强制杀死了?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/05 容器CPU(1):怎么限制容器的CPU使用?.md.html">05 容器CPU(1):怎么限制容器的CPU使用?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/06 容器CPU(2):如何正确地拿到容器CPU的开销?.md.html">06 容器CPU(2):如何正确地拿到容器CPU的开销?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/07 Load Average:加了CPU Cgroup限制,为什么我的容器还是很慢?.md.html">07 Load Average:加了CPU Cgroup限制,为什么我的容器还是很慢?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/08 容器内存:我的容器为什么被杀了?.md.html">08 容器内存:我的容器为什么被杀了?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/09 Page Cache:为什么我的容器内存使用量总是在临界点.md.html">09 Page Cache:为什么我的容器内存使用量总是在临界点.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/10 Swap:容器可以使用Swap空间吗?.md.html">10 Swap:容器可以使用Swap空间吗?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/11 容器文件系统:我在容器中读写文件怎么变慢了.md.html">11 容器文件系统:我在容器中读写文件怎么变慢了.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/12 容器文件Quota:容器为什么把宿主机的磁盘写满了?.md.html">12 容器文件Quota:容器为什么把宿主机的磁盘写满了?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/13 容器磁盘限速:我的容器里磁盘读写为什么不稳定.md.html">13 容器磁盘限速:我的容器里磁盘读写为什么不稳定.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/14 容器中的内存与IO:容器写文件的延时为什么波动很大?.md.html">14 容器中的内存与IO:容器写文件的延时为什么波动很大?.md.html</a>
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</li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/15 容器网络:我修改了procsysnet下的参数,为什么在容器中不起效?.md.html">15 容器网络:我修改了procsysnet下的参数,为什么在容器中不起效?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/16 容器网络配置(1):容器网络不通了要怎么调试.md.html">16 容器网络配置(1):容器网络不通了要怎么调试.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/17 容器网络配置(2):容器网络延时要比宿主机上的高吗.md.html">17 容器网络配置(2):容器网络延时要比宿主机上的高吗.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/18 容器网络配置(3):容器中的网络乱序包怎么这么高?.md.html">18 容器网络配置(3):容器中的网络乱序包怎么这么高?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/19 容器安全(1):我的容器真的需要privileged权限吗.md.html">19 容器安全(1):我的容器真的需要privileged权限吗.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/20 容器安全(2):在容器中,我不以root用户来运行程序可以吗?.md.html">20 容器安全(2):在容器中,我不以root用户来运行程序可以吗?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/加餐01 案例分析:怎么解决海量IPVS规则带来的网络延时抖动问题?.md.html">加餐01 案例分析:怎么解决海量IPVS规则带来的网络延时抖动问题?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/加餐02 理解perf:怎么用perf聚焦热点函数?.md.html">加餐02 理解perf:怎么用perf聚焦热点函数?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/加餐03 理解ftrace(1):怎么应用ftrace查看长延时内核函数?.md.html">加餐03 理解ftrace(1):怎么应用ftrace查看长延时内核函数?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/加餐04 理解ftrace(2):怎么理解ftrace背后的技术tracepoint和kprobe?.md.html">加餐04 理解ftrace(2):怎么理解ftrace背后的技术tracepoint和kprobe?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/加餐05 eBPF:怎么更加深入地查看内核中的函数?.md.html">加餐05 eBPF:怎么更加深入地查看内核中的函数?.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/加餐06 BCC:入门eBPF的前端工具.md.html">加餐06 BCC:入门eBPF的前端工具.md.html</a>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/加餐福利 课后思考题答案合集.md.html">加餐福利 课后思考题答案合集.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/结束语 跳出舒适区,突破思考的惰性.md.html">结束语 跳出舒适区,突破思考的惰性.md.html</a>
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</ul>
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overlay.classList.add('show')
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
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let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
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overlay.classList.remove('show')
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<div class="book-post">
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<p id="tip" align="center"></p>
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<div><h1>00 开篇词 一个态度两个步骤,成为容器实战高手</h1>
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<p>你好,我是李程远,欢迎你加入我的极客时间专栏。从今天开始,我想和你聊一聊,怎么解决容器里的各种问题。</p>
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<p>先来介绍一下我自己吧。我毕业于浙江大学计算机系,第一份工作是开发基于 Xen 的 Linux 虚拟机,接下来的十几年,我的工作始终围绕着 Linux 系统。</p>
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<p>在 2013 年,我加入 eBay,从事云平台方面的工作,最先接触的是 OpenStack 云平台。</p>
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<p>一直到了 2015 年的时候,我们的团队开始做 Kubernetes,要用 Kubernetes 来管理 eBay 整个云平台。我们需要迁移所有 eBay 的应用程序,把它们从原来的物理机或者虚拟机迁移到容器的环境里。</p>
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<p>在 Kubernetes 具体落地的过程中,我们碰到了形形色色的容器问题。</p>
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<p>首先,我们都知道,容器是一种轻量级的隔离技术。而轻量级隔离造成了一些行为模式的不同,比如原来运行在虚拟机里的 CPU 监控程序,移到容器之后,再用原来的算法计算容器 CPU 使用率就不适用了。</p>
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<p>然后呢,从隔离程度这个方面考虑,CPU、memory、IO (disk and network)真的能做到精确隔离吗?</p>
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<p>其实还是有问题的,比如想让多个用户容器运行在一个节点上,我们就需要保证,每个容器的磁盘容量在一定的限额范围内,还需要合理分配磁盘读写性能。</p>
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<p>第三个方面,就是处理性能敏感的应用。容器技术的引入,会带来新的开销,那么肯定会影响性能。</p>
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<p>比如说,原来运行在物理机上、有极高性能要求的程序,在迁移到容器后,我们还需要对容器网络做优化,对 Cgroup 做优化。只有做了这样的优化,我们才能保证迁移过来的程序,当它们运行在容器里的时候,性能差异控制在 2% 以内(当时做迁移的标准)。</p>
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<p>另外,如果涉及高内存使用的应用,我们做迁移的时候,还要考虑 PageCache、Swap,还有 HugePage 等等问题,在叠加了 Cgroup 之后,会带来新的变化。</p>
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<p>综合来看,我们遇到的问题有的很简单,看一下源代码,写个测试代码验证一下,一两个小时就可以搞定。但有的问题却很复杂,我们需要尝试不同的测试,反复查看各种源代码,陆陆续续花费一两个月的时间解决。</p>
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<p>通过 5 年的不断努力,我和我的团队逐渐把 eBay 所有的业务都迁移到了容器中。现在,我们的云平台上运行着百万个容器。</p>
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<h2>怎么理解容器的知识体系?</h2>
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<p>可以说,从我接触容器知识到能够得心应手地解决各种容器问题,这个过程还真是有点磕磕绊绊。</p>
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<p>一开始,我被各种各样的问题所淹没,觉得容器的内容太复杂了,没有一个系统性的解决方法。我只能是见招拆招,一个个解决,就这样,随着我解决的问题越来越多,我也开始思考,是不是有一些规律性的东西。</p>
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<p>容器问题虽然有很多类型,既有基本功能问题,也有性能问题,还有不少稳定性问题。但大部分问题,最终都会归结到 Linux 操作系统上。</p>
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<p>比如,容器里进程被 OOM Kill 了,这个 OOM Killer 就是 Linux 里常见的内存保护机制;容器的进程引起平均负载增高,而平均负载也是在 Linux 里被反复讨论的概念;还有,容器使用的 OverlayFS 系统,看上去和 Linux 常用的 XFS、Ext4 系统不同,但是它也是 Linux 内核维护的一种文件系统。</p>
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<p>我们都知道,Linux 操作系统不外乎是进程管理、内存管理、文件系统、网络协议栈,再加上一些安全管理。这样一梳理,容器的问题就都可以投射到 Linux 操作系统这些模块上了,是不是一下子感觉清晰了很多?</p>
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<p>当然了,容器还有自己的特殊性,Linux 内核原来的特性加上 Namespace 和 Cgroups 会带来的变化。</p>
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<p>所以,我们在对应到每个模块上分析问题的时候,还需要考虑到 Namespace 和 Cgroups。这两个概念是容器技术的基石,我们课程中要讨论的容器相关问题,多少都会和 Namespace 或者 Cgroups 相关。</p>
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<p>总之就是一句话,我们可以结合 Linux 操作系统的主要模块,把容器的知识结构系统地串联起来,同时看到 Namespace 和 Cgroups 带来的特殊性。</p>
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<p><img src="assets/e033032867a9cff7d399871c604ae921.jpeg" alt="img" /></p>
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<h2>怎么解决容器问题?</h2>
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<p>心中有了容器的知识体系,我们也就能在容器实践中解决具体的问题了。结合我自己这么多年的经历,我总结了一条经验,解决容器问题需要一个态度 + 两个步骤。</p>
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<p>在解决容器问题的过程中,我们常见的误区就是浅尝辄止,不去挖掘问题的根本原因。我之前也碰到过这种情况,接下来我就拿一个具体的例子来说明。</p>
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<p>有一次团队一位同学问我,怎么让 Kubernetes 节点上的容器,从内部触发自己的容器重启啊?</p>
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<p>我试了一下,在容器中把第 1 号进程杀了,然后容器退出,Kubernetes 自动地把容器带回来,就能实现类似的自动重启功能了,同事试了也可以,认为问题解决了,也挺开心的。我也没有多想,以为自己找到方法了。</p>
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<p>后来又有一个同事和我说,这样做没有效果啊。我这才发现问题没那么简单,是我想当然了。</p>
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<p>所以,我又花时间理了理 Linux 信号的基本知识,trace 了一下内核代码,终于让我找到了真正的原因,那就是对于发送给 1 号进程的信号,内核会根据不同的类型、不同的注册状态,采取不同的处理方式。</p>
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<p>你看,这是一个挺简单的问题,就是 kill 一下容器里的 1 号进程。你或许也遇到过,如果你也和我开始时的态度一样,就很可能会错过找到真正答案的机会。这就是我说的,解决容器问题时我们需要的一个态度:不要浅尝辄止,要刨根问底。</p>
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<p>态度有了,那如果我们在线上碰到了更加复杂的问题,又该怎么解决呢?这就需要两个步骤了。</p>
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<p>我们的第一步,就是化繁为简,重现问题。</p>
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<p>想要做到这一点,倒推回去,还是需要我们对基本的概念足够了解。只有对每个模块的概念都很清晰,我们才能对复杂问题做拆分。</p>
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<p>能够对问题做拆分是不是就够了呢?其实还不够,我自己有一个判断标准,就是还要能够写模拟程序,看是否可以用最简单的程序来重现问题。如果我们能用简单的代码程序重现问题,那么问题也就解决了一半。</p>
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<p>接下来我们还需要进行第二步,就是想办法把黑盒系统变成白盒系统。</p>
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<p>我在前面提到过,容器的问题大多都会归结到 Linux 系统上。Linux 系统从内核、库函数以及服务程序上看,虽然都是开源的,但是它运行在生产环境的时候,几乎就是一个黑盒。</p>
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<p>之所以说系统是黑盒,一方面是因为这个系统太庞大,太复杂了;另一方面,在实际运行的时候,只有很少的 log 会记录运行的过程和参数。所以,在出问题的时候,我们无法知道问题对应的代码,我们也不可能在生产环境中随心所欲地加 debug log。</p>
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<p>因此,我们就需要想点办法把它变成白盒,才能去排查和解决问题。具体怎么做呢?这里需要我们熟练地掌握调试工具,这样才能把某些函数变成“白盒”,从而找到复杂问题的根本原因,再对症下药。</p>
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<p>这里我想提醒你的是,我们熟练掌握工具有个重要前提,就是从全局上去掌握 Linux 系统以及容器,回归到底层原理去看问题。可以说,你把基础概念吃透了,练好了“内功心法”,有了这个底子,工具运用是水到渠成的事儿。</p>
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<h2>我是怎么设计这门课的?</h2>
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<p>讲到这里,估计你会有个问题,这“一个态度两个步骤”很好理解啊,我也了解到了,但是怎么才能真正地掌握这些知识、拥有解决问题的思路呢?</p>
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<p>这就是我们这门课想要实现的目标了,那就是带你走进一个个具体的案例中,体验解决问题的全过程,在实战中习得知识和技能。</p>
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<p>所以,在这门课程里,我会把零散的知识点体系化,按照类似操作系统的模块划分,为你讲述我所理解的容器。</p>
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<p>我们将一起学习容器进程、容器内存、容器存储、 容器网络、容器安全这几部分内容。在每一节课中,我们都会解决一个实际问题或者研究一个现象。围绕这个问题,我会为你讲解相关的知识点,并带着你结合实际的操作做理解,最终解决问题或者解释现象。</p>
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<p>我们要实现两个学习目标。</p>
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<p>第一,系统掌握容器核心点:Namespace 和 Cgroups。</p>
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<p>第二,理解 Namespace 和 Cgroups 对 Linux 原来模块的影响,看看它们是如何影响一些传统操作系统的行为。</p>
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<p>比如 Memory Cgroup,对 Pagecache 和 Swap 空间有怎样的影响;再比如在 proc 文件系统下,我们的网络参数应用了 Network Namespace 之后,需要如何重新设置等等。</p>
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<p>当我们一起把容器知识的框架搭建起来,把里面的核心概念、底层逻辑掌握之后,你其实就可以解决容器的大部分问题了。但是,我知道,你一定还有个问题,那就是工具呢?不讲了吗?我真的可以水到渠成吗?</p>
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<p>不要着急,这里我要做个特别说明,课程结束后,我会给你做一个专题加餐。目前,我是这么设计的,我选择了一个真实案例,就是在生产环境中容器网络延时不稳定的问题。</p>
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<p>在这个案例中,我们会用到 perf,ftrace,bcc/ebpf 这几个 Linux 调试工具,了解它们的原理,熟悉它们在调试问题的不同阶段所发挥的作用,然后用这些工具一起来解决现实场景中复杂的容器问题。</p>
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<p>为什么一定要把这个专题放到课程结束后呢?因为我需要给你留一段消化吸收的时间,这里我安排了一个月时间。</p>
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<p>希望你能利用这一个月,把整个课程的内容复习一遍,把基本功打扎实,你才能在专题学习里彻底掌握这几个工具,遇到类似问题时也能有清晰的解决思路,这样这个专题的学习效率也才能更高。</p>
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<p>之所以一定要这么安排,也是想跟你表达我的一个观点,就是工具很重要,但是工具不是最重要的。</p>
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<p>所有学习,我们一定是先掌握知识体系,一定不能陷入唯工具论的思维框架里。我知道,这样的安排似乎只是我的一家之言,但这恰恰就是我想通过这门课交付给你的,因为这些真的是我自己的经验之谈,是我的受益点。这么学看似慢了,但其实只有这样,我们走的才是捷径。</p>
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<p><img src="assets/36ee722764e0c3a7e1aba7999b26b52a.jpg" alt="img" /></p>
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<p>好了,介绍完了课程设计和学习目标,还有一件事特别重要,我要特别提醒下。</p>
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<p>在这个容器课程中,每一讲里都会有一些小例子,所以需要你有一台安装有 Linux 的机器,或者用 VirtualBox 安装一个虚拟机来跑 Linux。Linux 的版本建议是 CentOS 8 或者是 Ubuntu 20.04。</p>
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<p>希望你提前做好准备,这样在学习的过程中,你就能跟着我的讲解进行一些实际的操作,对容器知识也会有更加深刻的印象。</p>
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<p>你还可以拉上身边的小伙伴,组团来学习这门课程,共同学习、互相鼓励的氛围会让你的学习体验更好。另外,有什么想法或者疑问,你都可以通过留言区和我交流、互动。</p>
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<p>最后,我想和你说,容器是一个很好的技术窗口,它可以帮助你在这个瞬息万变的计算机世界里看到后面那些“不变”的技术,只有掌握好那些“不变”的技术,你才可以更加从容地去接受技术的瞬息万变。</p>
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<p>我希望,这个专栏能帮你打开容器这扇窗,让你看到更精彩的风景,建立起你自己的容器知识体系。从今天开始,跟着我一起搞懂容器,提升实力,吃透原理,在技术之路上一起前进吧!</p>
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<a href="/专栏/容器实战高手课/01 认识容器:容器的基本操作和实现原理.md.html">下一页</a>
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<a class="off-canvas-overlay" onclick="hide_canvas()"></a>
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</body>
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<!-- Global site tag (gtag.js) - Google Analytics -->
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<script async src="https://www.googletagmanager.com/gtag/js?id=G-NPSEEVD756"></script>
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<script>
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window.dataLayer = window.dataLayer || [];
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function gtag() {
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dataLayer.push(arguments);
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}
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gtag('js', new Date());
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gtag('config', 'G-NPSEEVD756');
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var path = window.location.pathname
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var cookie = getCookie("lastPath");
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console.log(path)
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if (path.replace("/", "") === "") {
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if (cookie.replace("/", "") !== "") {
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console.log(cookie)
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document.getElementById("tip").innerHTML = "<a href='" + cookie + "'>跳转到上次进度</a>"
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}
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} else {
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setCookie("lastPath", path)
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}
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function setCookie(cname, cvalue) {
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var d = new Date();
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d.setTime(d.getTime() + (180 * 24 * 60 * 60 * 1000));
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var expires = "expires=" + d.toGMTString();
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document.cookie = cname + "=" + cvalue + "; " + expires + ";path = /";
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}
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function getCookie(cname) {
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var name = cname + "=";
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var ca = document.cookie.split(';');
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for (var i = 0; i < ca.length; i++) {
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var c = ca[i].trim();
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if (c.indexOf(name) === 0) return c.substring(name.length, c.length);
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}
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return "";
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}
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</script>
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</html>
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