% Virtualisation légère % Pierre-Olivier *Nemunaire* Mercier % Samedi 29 novembre 2014 # Installation ## Noyau Linux Ce TP requiert d'avoir un noyau Linux en version 3.8 au minimum. De plus, il doit être compilé avec les options suivantes : ``` General setup ---> [*] Control Group support ---> [*] Freezer cgroup subsystem [*] Device controller for cgroups [*] Cpuset support [*] Include legacy /proc//cpuset file [*] Simple CPU accounting cgroup subsystem [*] Group CPU scheduler ---> [*] Group scheduling for SCHED_OTHER [*] Group scheduling for SCHED_RR/FIFO <*> Block IO controller -*- Namespaces support [*] UTS namespace [*] IPC namespace [*] User namespace [*] PID Namespaces [*] Network namespace [*] Networking support ---> Networking options ---> 802.1d Ethernet Bridging 802.1Q VLAN Support Device Drivers ---> [*] Network device support ---> MAC-VLAN support <*> Virtual ethernet pair device Character devices ---> -*- Unix98 PTY support [*] Support multiple instances of devpts ``` Une fois que vous aurez installé LXC, vous pouvez vérifier la compatibilité de la configuration de votre noyau en utilisant la commande `lxc-checkconfig`. ## Docker ### Par le gestionnaire de paquets Sous Debian et ses dérivés (Ubuntu, Mint, ...) le paquet et la commande ont été nommés `docker.io`. Vous pouvez vous créer un alias `alias docker=docker.io` si celui-ci n'a pas déjà été défini. Sous les autres distributions, `docker` correspond a priori bien à la solution de virtualisation légère que l'on va utiliser. ### Manuellement L'équipe en charge de Docker met à disposition un script pour installer Docker sur n'importe quel système : ```sh curl -sSL https://get.docker.com/ | sh ``` ### Vérifier la bonne marche de l'installation Vous devriez maintenant être capable de lancer la commande suivante : ``` docker version ``` Une sortie similaire au bloc suivant devrait apparaître sur votre écran : ``` Client version: 1.3.2 Client API version: 1.15 Go version (client): go1.3.3 Git commit (client): 39fa2fa OS/Arch (client): linux/amd64 Server version: 1.3.2 Server API version: 1.15 Go version (server): go1.3.3 Git commit (server): 39fa2fa ``` Si vous avez cette erreur : `dial unix /var/run/docker.sock: permission denied.`, ajoutez votre utilisateur au groupe `docker` et **relancer votre session** : ``` sudo gpasswd -a $USER docker ``` ## LXC Votre distribution fournit sans doute un paquet `lxc`. # Docker Docker est un outil haut niveau permettant de faire fonctionner facilement les conteneurs. ## Composition de Docker Docker est un daemon lancé au démarrage de votre machine, avec lequel vous interagissez via un client qui se connecte au daemon au moyen d'une socket (le client peut donc être sur une machine distincte du daemon où sont exécutés les conteneurs). ## Mon premier conteneur Afin de tester la bonne marche de votre installation, exécutez la commande : ``` docker run hello-world ``` Cette commande va automatiquement exécuter une série de commandes pour vous, comme indiqué dans le message affiché en retour : D'abord, le démon va rechercher s'il possède localement l'image *hello-world*. Si ce n'est pas le cas, il va aller la récupérer sur hub.docker.com. Ce site met à votre disposition un grand nombre d'images : des systèmes de base comme Ubuntu, Debian, Centos, etc. jusqu'à des conteneurs prêts à l'emploi : le serveur web nginx, la base de données MySQL, un serveur node.js, etc. Vous pouvez directement utiliser le client pour rechercher une image sur le hub, en utilisant la commande `search` : ``` docker search mariadb ``` Vous pouvez mettre à jour vos images locales ou simplement pré-télécharger des images depuis le hub en utilisant la commande `pull` : ``` docker pull ubuntu ``` Pour consulter la liste des images dont vous disposez localement (soit parce que vous les avez téléchargées, soit parce que vous les avez créées vous-même), utilisez la commande `images` : ``` docker images ``` Vous devez constater la présence de deux images « Ubuntu », ayant un *TAG* différent. Souvent, il existe plusieurs versions d'une même image. Pour Ubuntu par exemple, vous avez la possibilité de lancer la version `vivid`, `trusty` ou `precise`. Chaque image est identifiable par son *Image ID* unique, les noms d'images ainsi que leurs tags sont, comme les tags Git, une manière humainement plus simple de faire référence aux identifiants. Chaque nom d'image possède au moins un tag associé : *latest*, c'est le tag qui est automatiquement recherché lorsque vous ne le précisez pas en lançant l'image. ## Exécuter un programme dans un conteneur Maintenant que nous avons à notre disposition l'image d'un conteneur Ubuntu, lançons-la ! La commande `run` de Docker prend comme derniers arguments le programme à lancer dans le conteneur ainsi que ses éventuels arguments. Essayons d'afficher un Hello World : ``` docker run ubuntu /bin/echo "Hello World" ``` Dans notre exemple, c'est bien le `/bin/echo` présent dans le conteneur qui est appelé (et non pas le programme `/bin/echo` de la machine hôte qui est transféré dans le conteneur). ## Modifier un conteneur À chaque fois que vous lancez un `run`, un nouveau conteneur est créé à partir de l'image que vous précisez (via un mécanisme de Copy-On-Write, c'est donc très rapide et ne consomme pas beaucoup d'espace disque). Cela signifie que lorsque vous exécutez une commande modifiant le contenu d'un conteneur, cela ne modifie pas l'image de base, mais crée une nouvelle image. Que vous pouvez ensuite utiliser comme image de base. Commençons par entrer dans un nouveau conteneur pour modifier l'image : ``` docker run -it ubuntu /bin/bash ``` Vous voilà maintenant dans le conteneur ! Il est assez épuré, il n'y a rien de superflu : vous n'avez pas d'éditeur de texte : ni vim, ni emacs, même pas vi ! La première chose à faire est de mettre à jour la liste des paquets : ``` apt-get update ``` Il peut arriver que des paquets présents dans l'image officielle ne soient pas à jour. Afin de garder un environnement cohérent, il est recommandé de ne pas utiliser le gestionnaire de paquets pour mettre à jour les paquets, mais plutôt de contacter le mainteneur de l'image pour qu'il la mette à jour. Installons maintenant un programme : ``` apt-get install nano ``` En attendant la fin de l'installation, jetez un œil à la commande dans un autre terminal : ``` docker ps ``` Cette commande liste les conteneurs actifs. Notez le *Container ID* ainsi que le *NAMES* du conteneur du conteneur actuellement en cours d'installation de nano. Lorsque l'installation de `nano` est terminée, quittez l'image en tapant `exit`. Sauvegardez votre image modifiée avec la commande `commit` pour pouvoir commencer directement de votre image avec `nano` : ``` docker commit CONTAINER my_nano ``` En remplaçant `CONTAINER` par le nom ou l'identifiant de votre container. `my_nano` est le nom que vous voudrez utiliser à la place d'`ubuntu` : ``` docker run -it my_nano /bin/bash ``` Vous constatez cette fois que vous pouvez lancer `nano`, alors que vous ne pouvez toujours pas le faire dans un conteneur issue d'une image `ubuntu` ! ## Dockerfile Pour construire une image, vous n'êtes pas obligé de passer par une série de commits. Docker dispose d'un mécanisme permettant d'automatiser la construction de nouvelles images. Vous pouvez arriver au même résultat que ce que l'on a réussi à faire précédemment en utilisant le Docker file suivant : ``` FROM ubuntu:latest RUN apt-get update RUN apt-get install -y nano ``` La syntaxe d'un `Dockerfile` est simple, le premier mot de chaque ligne est l'intitulé d'une instruction (que l'on écrit généralement en majuscule), elle est suivie de ses arguments. Dans notre exemple, nous utilisons `FROM` qui indique une image de départ à utiliser ; `RUN` est une commande qui sera exécutée dans le conteneur, dans le but de le construire. Chaque ligne est exécutée indépendamment des autres ; cela signifie que l'exemple suivant ne fonctionne pas : ``` COPY db.sql /db.sql RUN service mysqld start RUN mysql -u root -p toor virli < /db.sql ``` Cet exemple ne fonctionne pas car le serveur MySQL est lancé dans le premier RUN, n'est plus lancé au moment du deuxième RUN. Pour avoir le résultat escompté, il faut exécuter les commandes ensemble : ``` COPY db.sql /db.sql RUN service mysqld start && mysql -u root -p toor virli < /db.sql ``` Après le `RUN`, MySQL sera de nouveau arrêté, si on veut l'utiliser dans le conteneur, il ne faudra pas oublier lancer le processus. Pour lancer la construction de la nouvelle image, créer un nouveau dossier ne contenant que votre fichier `Dockerfile`, placez-vous dedans, puis utilisez la commande `build` : ``` docker build --tag=my_editor . ``` Une fois la construction de l'image terminée, vous pouvez la lancer et constater l'existence de notre éditeur favori : ``` docker run -it my_editor /bin/bash ``` Consultez pour la liste complète des instructions reconnues. ## Exposer des ports Construisons maintenant un conteneur avec un serveur web : ``` FROM my_editor RUN apt-get update RUN apt-get install -y nginx EXPOSE 80 ``` L'instruction `EXPOSE` sera traité plus tard par le client Docker (équivalent à l'argument `--expose`). Il s'agit de préciser les ports sur lesquels votre image écoute. En utilisant l'option `-P` du `run`, vous allez pouvoir assigner une redirection de port aléatoire sur la machine hôte vers votre conteneur : ``` docker build --tag=my_webserver . docker run -it -P my_webserver /bin/bash service nginx start ``` Dans un autre terminal, lancer un `docker ps` et consulter la colonne *PORTS* pour connaître le port choisit par Docker pour effectuer la redirection. Rendez-vous ensuite dans votre navigateur sur . À vous de jouer : utilisez l'instruction `COPY` pour afficher votre propre `index.html` remplaçant celui installé de base par nginx. ## Lancement de commande automatique Vous pouvez placer dans un `Dockerfile` une instruction `CMD` qui sera exécutée si aucune commande n'est passée lors du `run`, par exemple : ``` CMD nginx -g "daemon off;" ``` ``` docker build --tag=my_nginx . docker run -d -P my_nginx ``` L'option `-d` passée au `run` lance le conteneur en tâche de fond. Si vous constatez via un `docker ps` que le conteneur s'arrête directement, retirer cette option pour voir ce qui ne va pas, ou utilisez la commande `docker logs`. ## Volumes Il est possible de partager des répertoires entre plusieurs conteneurs. Pour ce faire, il faut déclarer dans le `Dockerfile` une ou plusieurs instructions `VOLUME` avec le chemin du répertoire à considérer comme volume (il est également possible de le faire via l'option `--volume` du client). Ces deux lignes sont équivalentes : ``` VOLUME /var/log/nginx ``` ``` docker run -v /var/log/nginx my_nginx ``` Pour monter les volumes dans un autre conteneur, on utilise l'argument `--volume-from` du client, en indiquant le nom du conteneur avec lequel on souhaite partager les volumes : ``` docker run -it --volume-from romantic_archimedes ubuntu /bin/bash ``` Vous constaterez que le répertoire `/var/log/nginx` est partagé entre `romantic_archimedes` et le dernier conteneur lancé. \newline Le concept principal de Docker est de concevoir des conteneurs applicatifs : on va préférer assigner un unique rôle à un conteneur (donc géralement on ne va lancer qu'une seule application par conteneur) et concevoir un service complet en créant un groupe de conteneur, partageant des données entre-eux par des volumes. Une lecture intéressante sur ce sujet est sans doute [cet article de Michael Crosby](http://crosbymichael.com/advanced-docker-volumes.html). ### Data Volume Container Dans de nombreuses situation, il est intéressant de séparer les données de l'application, et donc d'avoir un conteneur exécutant l'application et un second stockant les données. Cela est particulièrement utile dans le cas d'une base de données : on veut pouvoir mettre à jour le conteneur exécutant le serveur, sans pour autant perdre les données. L'idée derrière le concept de `Data Volume Container` est de partager un volume avec un conteneur dont le seul rôle est de stocker les données. Il est parfaitement possible de partager un volume avec un conteneur qui n'est plus lancé. En effet, tant que vous n'avez pas demandé explicitement à un conteneur d'être supprimé, il est préservé dans un coin en attendant des jours meilleurs. Voici comment on pourrait lancer un conteneur exécutant une base de données : ``` docker run -v /var/lib/mysql --name dbdata busybox docker run --volume-from dbdata -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=mysecretpassword -d mysql ``` Le premier conteneur, sans commande passée, va s'arrêter dès son lancement. Busybox est l'une des plus petites images possédant tous les outils de base (il est possible d'obtenir un shell en cas de besoin). Il expose un volume qui sera utiliser comme stockage persistant. Le second conteneur va lancer le serveur MySQL et utiliser le répertoire partagé pour stocker les données. Lorsqu'il y aura besoin de mettre à jour le conteneur MySQL, les données ne seront pas perdues (et s'il y avait besoin de migrer les données entre les deux versions des conteneurs, un conteneur intermédiaire pourrait parfaitement s'en charger). Cela facile également les sauvegardes, qui peuvent s'exécuter dans un conteneur distinct, dédié à la tâche de sauvegarde. ## Lier les conteneurs En plus de vouloir partager des répertoires entre deux conteneurs, il est souvent nécessaire de partager des ports. Pour automatiser le partage d'informations sur les IP et ports exposés, la commande `run` possède l'option `--link` qui permet de définir dans les variables d'environnement du conteneur que l'on va lancer. Le détail des variables ajoutées dans cette situation est disponible [ici](https://docs.docker.com/userguide/dockerlinks/#environment-variables). On utiliser généralement cette liaison pour fournir au conteneur hébergeant un site web dynamique l'IP et le port où trouver la base de données : ``` docker run -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=mysecretpassword -d --name db1 mysql docker run --link db1 my_nginx ``` ### Ambasador Afin d'abstraire le plus possible l'infrastructure sous-jacente et d'autoriser les migrations de conteneurs, on utilise le modèle *ambassador*. On lancera systématiquement un conteneur entre deux conteneurs que l'on veut lier : l'ambassadeur. Celui-ci s'occupera de router correctement le trafic. En cas de changement de route (si l'un des conteneurs change de machine hôte par exemple), on a simplement à redémarrer l'ambassadeur plutôt que le conteneur principal. La documentation officielle pour ce modèle est disponible (ici)[https://docs.docker.com/articles/ambassador_pattern_linking/]. # LXC Contrairement à Docker, l'utilisation de LXC est beaucoup plus proche de l'administration système classique, car l'approche est beaucoup plus bas niveau. ## Lancer un conteneur Avec le paquet LXC que vous avez installé, vous avez également récupéré un certain nombre de modèles de système (souvent installés dans le dossier `/usr/share/lxc/templates/`). La méthode la plus simple pour lancer un conteneur LXC est d'utiliser l'un de ces modèles qui va installer tout un environnement pour vous. On utilise pour cela la commande `lxc-create` : ``` lxc-create --name toto_first --template ubuntu ``` Ce modèle va créer un dossier dans `/var/lib/lxc/` portant le nom que vous avez précisé. Ce dossier va contenir la configuration LXC du conteneur, la table des partitions s'il y a besoin de faire des montages particuliers et enfin le dossier `rootfs` contenant le système en lui-même. On peut maintenant démarrer le conteneur : ``` lxc-start --name toto_first ``` À la différence de Docker qui va ne lancer que l'application (ou les applications listées dans la ligne de commande) dans son environnement, LXC va appeler `/sbin/init` et démarrer tous les services que l'on peut s'attendre à trouver dans n'importe quelle machine virtuelle plus classique (la seule différence réside donc dans le fait que le noyau est partagé avec l'hôte). Généralement on lance `lxc-start` avec l'option `--daemon`, puis on utilise `lxc-console` qui permet de se détacher de la console via le binding `^A+q`. Connectez-vous, lancez quelques commandes puis éteignez la machine avec `sudo poweroff` ou dans un autre terminal via `lxc-stop --name toto_first`. ## Persistance des données Contrairement à Docker, lorsque vous arrêtez un conteneur, les modifications apportées sont conservées. Si vous appelez à nouveau `lxc-start --name toto_first`, vous constaterez que votre historique contient les dernières commandes que vous avez tapé et si vous avez apporté d'autres modifications sur le système, celles-ci sont toujours visibles. ## Le réseau Le modèle ubuntu que vous avez utilisé initialise un fichier de configuration sans paramètres pour le réseau. Vous n'avez donc pas d'interface dans le conteneur pour le connecter au réseau. Un excellent article détaillant les différents types de réseau est accessible (ici)[https://blog.flameeyes.eu/2010/09/linux-containers-and-networking]. N'ayant qu'une seule interface physique sur la machine et n'ayant pas accès à la configuration des VLAN de la pièce, il ne nous reste que deux méthodes pour obtenir du réseau dans nos conteneurs : Virtual Ethernet ou MACVLAN. ### Virtual Ethernet Virtual Ethernet est la configuration la plus simple. On met en place un pont sur la machine hôte, puis on crée une interface `veth` par conteneur que l'on veut lancer. On n'oubliera pas d'ajouter ces interfaces au pont. Voici un extrait de configuration correspondant au paramétrage d'une interface `eth0` pour un conteneur donné : ``` lxc.network.type = veth lxc.network.flags = up lxc.network.link = br0 ``` Cette technique a pour inconvénient de laisser au noyau le soin de router les paquets selon leur adresse IP, ce qui peut être lent et coûteux étant donné que la carte est placé en mode de promiscuité. ### MACVLAN Ici, le noyau va orienter les paquets en fonction de leur adresse MAC de destination. ``` lxc.network.type = macvlan lxc.network.macvlan.mode = bridge lxc.network.flags = up lxc.network.link = br0 ``` ## Stockage Par défaut, le stockage se fait dans l'arborescence du système hôte, mais il est possible d'utiliser d'autres backends tels que Btrfs, LVM, overlayfs, AUFS ou ZFS. Pour utiliser un type de stockage particulier, préciser lors de la création de l'environnement du conteneur `-B [btrfs|zfs|lvm|...]`.