名校课程推荐 | MIT《CS 实用工具课程》-虚拟机和容器
虚拟机和容器
虚拟机
虚拟机是对计算机进行模拟。你可以为客户虚拟机配置某个操作系统和配置，并在不影响主机环境的情况下使用它。
在本课程中，你可以使用虚拟机来试验操作系统、软件和配置，而不会有任何风险，不会影响用户的主要开发环境。
总体来说，虚拟机有很多用途。通常在特定操作系统上使用虚拟机来运行特定的软件（例如，在Linux上使用Windows虚拟机来运行Windows特定的软件）。虚拟机也经常被用来试验潜在的恶意软件。
有用特性
- 隔离：虚拟机监视器（Hypervisor）将客户机和宿主机隔离开来，这样你就可以相对安全地使用虚拟机运行有bug或不受信的软件。
- 快照：你可以获取虚拟机的“快照”，捕获整个机器状态（磁盘、内存等），对机器进行改动，然后恢复到之前的状态。 这对于测试潜在的破坏性行为非常有用。
劣势
虚拟机通常比在计算机上直接运行速度要慢，所以对于某些应用来说虚拟机可能并不合适。
设置
- 资源：和宿主机资源共享；在分配物理资源时要关注到这点。
- 联网：有多个选项，默认NAT在大多数情况下应该都适用。
- 客户插件：许多虚拟机监视器可以在客户机上安装软件，以支持与主机系统更好进行集成。如果可以，你可以使用此设置。
资源
- 虚拟机监视器（Hypervisor）
- [VirtualBox](https://www.virtualbox.org/)（开源）
- [Virt-manager](https://virt-manager.org/) （开源, 管理 KVM虚拟机和LXC容器）
- [VMWare](https://www.vmware.com/)（商用, [MIT学生](https://ist.mit.edu/vmware-fusion)可以从IS&T免费使用）
如果你对主流的VMM/VM已经有所了解，那你可能想要了解更多关于如何通过命令行友好的方式实现这一点。一种选择是libvirt工具包，它允许你管理多个不同的VMM。
练习
- 下载并安装一个VMM；
- 创建一个新的虚拟机并安装一个Linux发行版 （如Debian）；
- 尝试快照。尝试你想进行的操作，比如运行
sudo rm -rf --no-preserve-root /，看是否能轻松恢复；
- 读取fork-bomb
(:(){:|:&};:)，并在VM上运行它，看看资源隔离（CPU，内存）是否有效。
- 安装客户插件，尝试不同的窗口模式、文件共享和其他功能。
容器（Container）
虚拟机相对来说是重型的，如果你想以自动化的方式启动机器，要怎么做？这就要用到容器（Container）。
- Amazon Firecracker
- Docker
- rkt
- lxc
容器主要汇编了各种Linux安全特性，如虚拟文件系统、虚拟网络接口、chroot、虚拟内存技术等，它们一起构成了虚拟化技术。
在安全或隔离方面容器不如虚拟机，但相当接近，而且越来越好。通常性能更高，启动速度更快，但并非总是这样。
性能的提升是因为：与运行操作系统的完整副本的虚拟机不同，容器与主机共享linux内核。但是注意，如果你要在Windows/macOS上运行linux容器，那么linux虚拟机将需要作为两者之间的中间层活动。
Docker容器vs虚拟机（来源：blog.docker.com）
如果你想在一个标准化的设置中运行自动化任务，容器就很方便：
- 构建系统
- 开发环境
- 预包装的服务器
- 运行不受信的程序
- 学生提交评分
- （部分）云计算
- 持续集成
- Travis CI
- GitHub Actions
此外，像Docker这样的容器软件也被广泛用作依赖地狱（dependency hell）的解决方案。如果一台机器需要运行多个有冲突依赖关系的服务，可以使用容器将它们隔离开来。
通常，你要编写一个文件定义如何构建你的容器。首先使用一个最小的基础image（如Alpine Linux），然后运行一系列命令来设置所需环境（安装包、复制文件、构建、编写配置文件等）。通常，也有一种方法来指定可用的任何外部端口，以及指定在容器启动时应该运行什么命令的入口点(比如分级脚本)。
类似于GitHub这类代码存储库网站，也有一些容器存储库网站（如DockerHub），其中许多软件服务都有可以轻松部署的预构建image。
练习
- 选择一个容器软件（Docker，LXC等）并安装一个简单的Linux image。尝试通过SSHing进入。
- 搜索并下载一个主流web服务器（nginx，apache等）的预构建容器image