在 Mac OS 的 Xhyve 引擎之上启动 LinuxKit 的玩法

2017-05-04 11:40:36 +08:00
 dataman

在 Dockercon2017 上发布了一个能够在容器内创建最小 Linux OS 镜像的架构—— LinuxKit。

听起来是不是很酷？数人云在外网上看到一篇关于 Mac OS with Xhyve 上启动 LinuxKit 的文章，学习工具最好的方法就是让它物尽其用，原文作者在与会后回奥斯汀的飞机上就已经着手研究它，接下来小数就把这篇文章跟大家简单地进行分享。

首先，需要准备好以下环境：

  1. 一台 2010 年以后的 Mac （ CPU 支持 EPT ）
  2. OS X 10.10.3 或更高版本
  3. Git 客户端
  4. Docker running (示例是 17.04.0-ce-mac7 (16352))
  5. GNU make
  6. GNU tar
  7. Homebrew

准备完毕后，按照以下步骤实施。

安装 Xhyve

第一步，需要安装 Xhyve。Xhyve 是一个在 OSx ’ s Hypervisor 运行的虚拟机操作系统，其架构允许在用户空间内运行虚拟机。这是 Docker 为 MAC 用户准备的。有很多方法可以做到这一点，但最简单的莫过于用 Homebrew。在机器上安装——

$ brew update

$ brew install --HEAD xhyve

安装完成后，检验是否按照如下代码运行：

$ xhyve -h

如果看到包含各种可用 flags 的输出，那么可以准备进入下一步。

构建 Moby

第二步是构建 Moby 工具。此工具会提供读取。稍后会详细说明 Yaml 的功能点，执行多样化的 Docker 命令来建立 Linux OS,如果喜欢，现在就可以运行 Image。

这比 Moby ’ s Hyperkit 项目要方便。建立 Kernel 和 Initrdimages 会比 a qcow image 耗时更少，所以，如果需要快速的重复 Xhyve,这是一个不错的实现方式。

首先，CD 到任意一个喜欢的工作目录，并 Clone LinuxKit repo：

$ git clone https://github.com/linuxkit/linuxkit.git

接下来安装 Moby binary：

$ cd linuxkit
$ make
$ sudo make install

完成后，需要准备建立使用 LinuxKit 的首个 Linux image。

定制和构建 Linux 映像

完成这些先决条件后，先建立首个镜像。LinuxKit 项目包括一些例子，其中某些例子也在 Dockercon 做了现场 Demo。在 Onboot 建立一个能够启动 Redis instance 的简单镜像，这样比从复杂的角度入手更快！

首先，启动一个能够描述 Linux image 的 Yaml file，接着拉取实例，将会拿到基础的 Docker image，并且给 Redis 增加一个入口。

$ vi linux-redis.yaml
kernel:
image: "linuxkit/kernel:4.9.x"
cmdline: "console=ttyS0 console=tty0 page_poison=1"
init:
- linuxkit/init:63eed9ca7a09d2ce4c0c5e7238ac005fa44f564b
- linuxkit/runc:b0fb122e10dbb7e4e45115177a61a3f8d68c19a9
- linuxkit/containerd:18eaf72f3f4f9a9f29ca1951f66df701f873060b
- linuxkit/ca-certificates:eabc5a6e59f05aa91529d80e9a595b85b046f935
onboot:
- name: sysctl
image: "linuxkit/sysctl:1f5ec5d5e6f7a7a1b3d2ff9dd9e36fd6fb14756a"
net: host
pid: host
ipc: host
capabilities:
- CAP_SYS_ADMIN
readonly: true
- name: sysfs
image: linuxkit/sysfs:6c1d06f28ddd9681799d3950cddf044b930b221c
- name: binfmt
image: "linuxkit/binfmt:8881283ac627be1542811bd25c85e7782aebc692"
binds:
- /proc/sys/fs/binfmt_misc:/binfmt_misc
readonly: true
- name: format
image: "linuxkit/format:53748000acf515549d398e6ae68545c26c0f3a2e"
binds:
- /dev:/dev
capabilities:
- CAP_SYS_ADMIN
- CAP_MKNOD
- name: mount
image: "linuxkit/mount:d2669e7c8ddda99fa0618a414d44261eba6e299a"
binds:
- /dev:/dev
- /var:/var:rshared,rbind
capabilities:
- CAP_SYS_ADMIN
rootfsPropagation: shared
command: ["/mount.sh", "/var/lib/docker"]
services:
- name: rngd
image: "linuxkit/rngd:3dad6dd43270fa632ac031e99d1947f20b22eec9"
capabilities:
- CAP_SYS_ADMIN
oomScoreAdj: -800
readonly: true
- name: dhcpcd
image: "linuxkit/dhcpcd:57a8ef29d3a910645b2b24c124f9ce9ef53ce703"
binds:
- /var:/var
- /tmp/etc:/etc
capabilities:
- CAP_NET_ADMIN
- CAP_NET_BIND_SERVICE
- CAP_NET_RAW
net: host
oomScoreAdj: -800
- name: ntpd
image: "linuxkit/openntpd:a570316d7fc49ca1daa29bd945499f4963d227af"
capabilities:
- CAP_SYS_TIME
- CAP_SYS_NICE
- CAP_SYS_CHROOT
- CAP_SETUID
- CAP_SETGID
net: host
- name: redis
image: "redis:3.0.7-alpine"
capabilities:
- CAP_NET_BIND_SERVICE
- CAP_CHOWN
- CAP_SETUID
- CAP_SETGID
- CAP_DAC_OVERRIDE
net: host
files:
- path: etc/docker/daemon.json
contents: '{"debug": true}'
trust:
image:
- linuxkit/kernel
outputs:
- format: kernel+initrd

现在快速地查看下这个文件。在没有展开更详尽的介绍之前（那些在 LinuxKit git repo 中可以看到的），我们将聚焦在以下要点上——

开始的部分是“基础”镜像，定义了 Kernel 和 Kernel 命令行参数；

紧接着，是一些 Init 所需的 OCI 兼容的 LinuxKit 镜像；在此之后，是 Onboot 部分，里面描述的是另外一些需要再其他服务启动之前由 RunC 顺序启动的基础镜像；

再之后就是服务（ Services ）了，同样是 OCI 兼容的镜像，由 Containerd 启动并保持运行状态。

最后，指定构建过程中 Moby 将要创建的输出文件信息。下面，构建镜像。

$ moby build linux-redis

下列是可以看到的输出信息——

Extract kernel image: linuxkit/kernel:4.9.x
Add init containers:
Process init image: linuxkit/init:63eed9ca7a09d2ce4c0c5e7238ac005fa44f564b
Process init image: linuxkit/runc:b0fb122e10dbb7e4e45115177a61a3f8d68c19a9
Process init image: linuxkit/containerd:18eaf72f3f4f9a9f29ca1951f66df701f873060b
Process init image: linuxkit/ca-certificates:eabc5a6e59f05aa91529d80e9a595b85b046f935
Add onboot containers:
Create OCI config for linuxkit/sysctl:1f5ec5d5e6f7a7a1b3d2ff9dd9e36fd6fb14756a
Create OCI config for linuxkit/sysfs:6c1d06f28ddd9681799d3950cddf044b930b221c
Create OCI config for linuxkit/binfmt:8881283ac627be1542811bd25c85e7782aebc692
Create OCI config for linuxkit/format:53748000acf515549d398e6ae68545c26c0f3a2e
Create OCI config for linuxkit/mount:d2669e7c8ddda99fa0618a414d44261eba6e299a
Add service containers:
Create OCI config for linuxkit/rngd:3dad6dd43270fa632ac031e99d1947f20b22eec9
Create OCI config for linuxkit/dhcpcd:57a8ef29d3a910645b2b24c124f9ce9ef53ce703
Create OCI config for linuxkit/openntpd:a570316d7fc49ca1daa29bd945499f4963d227af
Create OCI config for redis:3.0.7-alpine
Add files:
etc/docker/daemon.json
Create outputs:
linux-redis-bzImage linux-redis-initrd.img linux-redis-cmdline

以下是创建的文件：

The raw kernel image (linux-redis-bzImage)
The init  ramdisk (linux-redis-initrd.img)
The commandline options youll need to provide to xhyve in a file

运行和输出

现在已经建立镜像，准备运行。

首先，必须要创建一个告诉 Xhyve 如何实例镜像作为虚拟机的脚本。在这之前，着重强调，可以通过 Moby 工具输出一个 Qcow image。

接着使用 Moby run 如同 VM 一样运行 Image。推荐使用 Xhyve，因为现在没有其他的 Non-linuxkt 操作系统能够在 Hypervisor 架构上运行。

下面需要做一件事来运行镜像：一个为了建立虚拟机而定义的 Xhyve 参数的本。在这个脚本中主要的项目是从 Moby 构建流程中获取的。

下面是一个启动 Redis server 的例子：

$ vi linux-redis.sh
#!/bin/sh

KERNEL="linux-redis-bzImage"
INITRD="linux-redis-initrd.img"
CMDLINE="console=ttyS0 console=tty0 page_poison=1"

MEM="-m 1G"
PCI_DEV="-s 0:0,hostbridge -s 31,lpc"
LPC_DEV="-l com1,stdio"
ACPI="-A"
#SMP="-c 2"

# sudo if you want networking enabled
NET="-s 2:0,virtio-net"

xhyve $ACPI $MEM $SMP $PCI_DEV $LPC_DEV $NET -f kexec,$KERNEL,$INITRD,"$CMDLINE"

一旦文件已经创建，使之可执行并且运行它。目前的环节中有些需要注意的事项：

1、如果有任何 VPN 连接到无线网络上，请关掉它。因为当 VPN 运行时会有一些已知的流量路径问题。

2、如果准备网络连接虚拟机，需要执行一些超级用户的脚本。

当没问题后运行它：

$ chown 755 linux-redis.sh
$ sudo ./linux-redis.sh

当虚拟机运行的时候将有一组 Output 会 Fly，最后，在新虚拟机上得到一个命令行：

Welcome to LinuxKit

                       ##         .
                  ## ## ##        ==
               ## ## ## ## ##    ===
           /"""""""""""""""""\___/ ===
      ~~~ {~~ ~~~~ ~~~ ~~~~ ~~~ ~ /  ===- ~~~
           \______ o           __/
             \    \         __/
              \____\_______/

/ # [ 2.125127] IPVS: Creating netns size=2104 id=1
[ 2.125466] IPVS: ftp: loaded support on port[0] = 21
[ 2.156114] IPVS: Creating netns size=2104 id=2
[ 2.156496] IPVS: ftp: loaded support on port[0] = 21
[ 2.177714] tsc: Refined TSC clocksource calibration: 2193.340 MHz
[ 2.178170] clocksource: tsc: mask: 0xffffffffffffffff max_cycles: 0x1f9d9f9c94d, max_idle_ns: 440795310624 ns
[ 2.399509] IPVS: Creating netns size=2104 id=3
[ 2.400027] IPVS: ftp: loaded support on port[0] = 21
[ 2.670029] IPVS: Creating netns size=2104 id=4
[ 2.670555] IPVS: ftp: loaded support on port[0] = 21
[ 2.773492] random: dhcpcd: uninitialized urandom read (112 bytes read)
[ 2.791653] random: redis-server: uninitialized urandom read (19 bytes read)
[ 2.792066] random: redis-server: uninitialized urandom read (1024 bytes read)
[ 2.911251] IPVS: Creating netns size=2104 id=5
[ 2.911770] IPVS: ftp: loaded support on port[0] = 21
[ 2.935150] random: rngd: uninitialized urandom read (16 bytes read)
[ 2.955187] random: crng init done
[ 3.187797] clocksource: Switched to clocksource tsc

/ #

当 Redis server 正在运行时，看看发生了什么：

/ # netstat -an
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 0.0.0.0:6379 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 :::6379 :::* LISTEN
udp 0 0 192.168.64.17:44773 52.6.160.3:123 ESTABLISHED
udp 0 0 192.168.64.17:44091 208.75.89.4:123 ESTABLISHED
udp 0 0 0.0.0.0:68 0.0.0.0:*
udp 0 0 192.168.64.17:33429 192.96.202.120:123 ESTABLISHED
udp 0 0 192.168.64.17:39584 69.89.207.99:123 ESTABLISHED
raw 0 0 ::%192:58 ::%32631:* 58
Active UNIX domain sockets (servers and established)
Proto RefCnt Flags Type State I-Node Path
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 14907 /var/run/dhcpcd.sock
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 14909 /var/run/dhcpcd.unpriv.sock
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 14248 /run/containerd/debug.sock
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 14258 /run/containerd/containerd.sock
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 15051 /var/run/ntpd.sock
unix 3 [ ] STREAM CONNECTED 15055
unix 3 [ ] STREAM CONNECTED 15050
unix 2 [ ] DGRAM 15025
unix 3 [ ] STREAM CONNECTED 15054
unix 3 [ ] STREAM CONNECTED 15049
/ #

看起来机器的 Redis 默认端口是 6379。现在，看它是否在网络上可以被看到和获取。首先，找到虚拟机的 IP 地址：

/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 brd 127.255.255.255 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: bond0: <BROADCAST,MULTICAST400> mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 1000
link/ether ca:41:0c:a4:ea:c2 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: dummy0: <BROADCAST,NOARP> mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 1000
link/ether 1a:23:2d:47:af:d5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether f2:94:56:b6:96:93 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.64.17/24 brd 192.168.64.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::f094:56ff:feb6:9693/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
5: teql0: mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 100
link/void
6: tunl0@NONE: mtu 1480 qdisc noop state DOWN qlen 1
link/ipip 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
7: gre0@NONE: mtu 1476 qdisc noop state DOWN qlen 1
link/gre 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
8: gretap0@NONE: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1462 qdisc noop state DOWN qlen 1000
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
9: ip_vti0@NONE: mtu 1332 qdisc noop state DOWN qlen 1
link/ipip 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
10: ip6_vti0@NONE: mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 1
link/tunnel6 00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00
11: sit0@NONE: mtu 1480 qdisc noop state DOWN qlen 1
link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
12: ip6tnl0@NONE: mtu 1452 qdisc noop state DOWN qlen 1
link/tunnel6 00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00
13: ip6gre0@NONE: mtu 1448 qdisc noop state DOWN qlen 1
link/[823] 00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00:00

ip 地址是 192.168.64.17，从 Max OS X 主机，使用 Netcat 测试连接状态和服务器状态：

$ nc 192.168.64.17 6379
ping
+PONG

一旦完成 Poking around，键入 halt 关闭虚拟机

/ # halt

结束语

现在我们就有了一个运行在 OS X 虚拟机中的可用的 LinuxKit image。 然而这也仅仅只是一个开始，可以用这个模板来创建其他镜像，定制你想要的东西。同时，不是一定需要使用 Redis，尝试替换成你自己服务的 Docker images，启动虚拟机。

在之后的文章中，我还会尝试使用其他的 Moby projece tools，比如 Infrakit 和 Hyperkit，通过使用他们来展示 Linuxkt OS Images 更多的能力。

原文链接： http://www.nebulaworks.com/blog/2017/04/23/getting-started-linuxkit-mac-os-x-xhyve/

欢迎关注数人云微信公众号，如有后续文章我们会第一时间进行跟进！

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