Kata Containers——超轻量级容器方案

一、Kata Containers简介

Kata Containers是基于Intel Clear Containers和Hyper的代码库共同开发的超轻量级容器方案，旨在为用户提供类似于虚拟机的安全性和严格的隔离性，在性能和资源利用率上又能接近于容器。

Kata Containers采用了与传统虚拟机不同的方法：将每个容器作为一个轻量级VM来部署。相比于传统的虚拟机技术，Kata Containers消除了为每个虚拟机提供全套OS的开销，也消除了为每个容器提供OS镜像副本的需求。因此，Kata Containers不但可以提供更好的安全性和隔离性，同时在性能方面也有极大的优势。

Kata Containers拥有严格的root权限隔离和完整的内存隔离，每个容器都有自己的namespace，无论是I/O设备、文件系统、网络等都彼此独立。同时，Kata Containers还支持OCI标准，与市面上其他容器实现具有高度的兼容性。

二、Kata Containers的特点

1. 基于轻量级VM技术，可提供与传统虚拟机相同的安全性和隔离性；

2. 支持OCI标准，与其他容器实现具有高度的兼容性；

3. 拥有完整的root权限隔离和内存隔离，每个容器都具有自己的namespace，完全独立；

4. 性能极佳，可以快速启动和运行容器，并拥有很好的资源利用率；

5. 多种可扩展的安全增强机制，包括SECCOMP和硬件加密等，使Kata Containers具备更高的安全性。

三、Kata Containers的使用

1. 环境要求
- 支持x86-64的系统
- KVM：必须以内核模块的形式启用KVM，并安装相应的QEMU软件包
- 内核：Linux内核版本4.14或更高版本
- CPU特性：Intel VT-x或AMD-V虚拟化技术的支持
- 存储：ext4、XFS、BTRFS等支持DAX的文件系统
- OCI运行时：runc和containerd版本需要满足Kata Containers的最低要求。

2. 安装
- 可以从Kata Containers的官方GitHub仓库获取最新的软件包：

git clone https://github.com/kata-containers/runtime
git checkout 1.12.x
make && make install

curl -LO https://github.com/kata-containers/runtime/releases/download/1.12.0/kata-runtime-1.12.0-x86_64.tar.xz
tar -xf kata-runtime-1.12.0-x86_64.tar.xz
cp kata-runtime-1.12.0-x86_64/kata-runtime /usr/bin/

kata-runtime run -p ${cid} ${image}

3. 运行
- 运行一个Kata Containers容器

kata-runtime run -p ${cid} ${image}

kata-runtime ps

kata-runtime kill ${cid}

四、Kata Containers的性能测试

下面是在同样的环境下运行Nginx容器时，Kata Containers和普通容器的性能对比情况：

五、总结

Kata Containers提供了一种超轻量级的容器方案，将每个容器作为一个轻量级VM来部署，在安全性和隔离性上都具有很高的优势，同时在性能方面也有极佳的表现。与其他容器实现具有高度的兼容性，可以更好地满足用户的需求。