聊聊微服务架构中的雪崩效应及其解决方案

在大型互联网站建设过程中，网站的性能都是受服务器主机性能约束的，比如CPU、GPU、RAM等硬件设备。由于当前计算机硬件技术的支持有限，高性能服务器的成本巨大，我们在网站搭建过程中，需要通过软件手段来控制网站雪崩效应，Hystrix可以帮我们保护服务，实现网站的高可用性。

比如同时有10000个用户提交订单，由订单服务order的submitOrder()去处理，订单服务order所在的服务器主机配置很低，tomcat线程池最大数设置为20。每个请求占用一个线程，使用完毕后才会释放，那么线程池的线程会被全部占用，剩下的请求进入缓存队列，排队等待线程分配。如果这种等待时间过长，会产生如下可能问题：

现在一聊到容器技术，大家就默认是指 Docker 了。但事实上，在 Docker 出现之前，PaaS社区早就有容器技术了，以 Cloud Foundry、OpenShift 为代表的就是当时的主流。

那为啥最终还是 Docker 火起来了呢？

因为传统的PaaS技术虽然也可以一键将本地应用部署到云上，并且也是采用隔离环境（容器）的形式去部署，但是其兼容性非常的不好。因为其主要原理就是将本地应用程序和启停脚本一同打包，然后上传到云服务器上，然后再在云服务器里通过脚本启动这个应用程序。

这样的做法，看起来很理想。但是在实际情况下，由于本地与云端的环境差异，导致上传到云端的应用经常各种报错、运行不起来，需要各种修改配置和参数来做兼容。甚至在项目迭代过程中不同的版本代码都需要重新去做适配，非常耗费精力。

然而 Docker 却通过一个小创新完美的解决了这个问题。在 Docker 的方案中，它不仅打包了本地应用程序，而且还将本地环境（ *** 作系统的一部分）也打包了，组成一个叫做「 Docker镜像 」的文件包。所以这个「 Docker镜像 」就包含了应用运行所需的全部依赖，我们可以直接基于这个「 Docker镜像 」在本地进行开发与测试，完成之后，再直接将这个「 Docker镜像 」一键上传到云端运行即可。

Docker 实现了本地与云端的环境完全一致，做到了真正的一次开发随处运行。

一、容器到底是什么？

容器到底是什么呢？也许对于容器不太了解，但我们对虚拟机熟悉啊，那么我们就先来看一下容器与虚拟机的对比区别：
上图的左侧是虚拟机的原理，右侧是Docker容器的原理。

虚拟机是在宿主机上基于 Hypervisor 软件虚拟出一套 *** 作系统所需的硬件设备，再在这些虚拟硬件上安装 *** 作系统 Guest OS，然后不同的应用程序就可以运行在不同的 Guest OS 上，应用之间也就相互独立、资源隔离了，但是由于需要 Hypervisor 来创建虚拟机，且每个虚拟机里需要完整的运行一套 *** 作系统 Guest OS，因此这个方式会带来很多额外资源的开销。

而 Docker容器 中却没有 Hypervisor 这一层，虽然它需要在宿主机中运行 Docker Engine，但它的原理却完全不同于 Hypervisor，它并没有虚拟出硬件设备，更没有独立部署全套的 *** 作系统 Guest OS。

Docker容器没有那么复杂的实现原理，它其实就是一个普通进程而已，只不过它是一种经过特殊处理过的普通进程。

我们启动容器的时候（docker run …），Docker Engine 只不过是启动了一个进程，这个进程就运行着我们容器里的应用。但 Docker Engine 对这个进程做了一些特殊处理，通过这些特殊处理之后，这个进程所看到的外部环境就不再是宿主机的那个环境了（它看不到宿主机中的其它进程了，以为自己是当前 *** 作系统唯一一个进程），并且 Docker Engine 还对这个进程所使用得资源进行了限制，防止它对宿主机资源的无限使用。

那 Docker Engine 具体是做了哪些特殊处理才有这么神奇的效果呢？

二、容器是如何做到资源隔离和限制的？

Docker容器对这个进程的隔离主要采用2个技术点：

弄清楚了这两个技术点对理解容器的原理非常重要，它们是容器技术的核心。
下面来详细解释一下：

三、容器的镜像是什么？

一个基础的容器镜像其实就是一个 rootfs，它包含 *** 作系统的文件系统（文件和目录），但并不包含 *** 作系统的内核。

rootfs 是在容器里根目录上挂载的一个全新的文件系统，此文件系统与宿主机的文件系统无关，是一个完全独立的，用于给容器进行提供环境的文件系统。

对于一个Docker容器而言，需要基于 pivot_root 指令，将容器内的系统根目录切换到rootfs上，这样，有了这个 rootfs，容器就能够为进程构建出一个完整的文件系统，且实现了与宿主机的环境隔离，也正是有了rootfs，才能实现基于容器的本地应用与云端应用运行环境的一致。

另外，为了方便镜像的复用，Docker 在镜像中引入了层（Layer）的概念，可以将不同的镜像一层一层的迭在一起。这样，如果我们要做一个新的镜像，就可以基于之前已经做好的某个镜像的基础上继续做。
如上图，这个例子中最底层是 *** 作系统引导，往上一层就是基础镜像层（Linux的文件系统），再往上就是我们需要的各种应用镜像，Docker 会把这些镜像联合挂载在一个挂载点上，这些镜像层都是只读的。只有最上面的容器层是可读可写的。

这种分层的方案其实是基于 联合文件系统UnionFS（Union File System）的技术实现的。它可以将不同的目录全部挂载在同一个目录下。举个例子，假如有文件夹 test1 和 test2 ，这两个文件夹里面的文件 有相同的，也有不同的。然后我们可以采用联合挂载的方式，将这两个文件夹挂载到 test3 上，那么 test3 目录里就有了 test1 和 test2 的所有文件（相同的文件有去重，不同的文件都保留）。

这个原理应用在Docker镜像中，比如有2个同学，同学A已经做好了一个基于Linux的Java环境的镜像，同学S想搭建一个Java Web环境，那么他就不必再去做Java环境的镜像了，可以直接基于同学A的镜像在上面增加Tomcat后生成新镜像即可。

以上，就是对微服务架构之「 容器技术 」的一些思考。

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