容器引擎 Podman 架構與安裝

– 9 分鐘閱讀

Podman 作為新一代容器引擎，以其無守護行程的架構和更高的安全性而備受關注。不同於 Docker 仰賴 daemon 的模式，Podman 直接與底層容器執行階段互動，簡化了容器管理流程，也提升了系統效能。這使得 Podman 尤其適用於需要輕量級且安全容器化解決方案的場景。理解 Podman 的架構和安裝流程對於有效運用容器技術至關重要，本文將逐步引導讀者完成 Podman 的安裝和基本設定。

執行容器

在 Docker 環境中執行容器，需要使用 Docker 命令列客戶端與 Docker daemon 通訊，由 daemon 執行所需的操作以啟動和執行容器。下圖是 Docker 簡化的架構圖：

此圖示

@startuml
skinparam backgroundColor #FEFEFE
skinparam defaultTextAlignment center
skinparam rectangleBackgroundColor #F5F5F5
skinparam rectangleBorderColor #333333
skinparam arrowColor #333333

title 此圖示

rectangle "CLI Commands" as node1
rectangle "Pulls Image" as node2
rectangle "Stores Image" as node3
rectangle "Creates Container" as node4

node1 --> node2
node2 --> node3
node3 --> node4

@enduml

與此不同，Podman 直接與映像檔登入檔、儲存以及 Linux 核心互動，透過容器執行階段處理程式（而非 daemon），並使用 Conmon 作為在 Podman 和 OCI 執行階段之間的監控程式。下圖是 Podman 簡化的架構圖：

此圖示

@startuml
skinparam backgroundColor #FEFEFE
skinparam defaultTextAlignment center
skinparam rectangleBackgroundColor #F5F5F5
skinparam rectangleBorderColor #333333
skinparam arrowColor #333333

title 此圖示

rectangle "Pulls Image" as node1
rectangle "Stores Image" as node2
rectangle "Creates Container" as node3
rectangle "Manages Container" as node4
rectangle "Interacts with" as node5

node1 --> node2
node2 --> node3
node3 --> node4
node4 --> node5

@enduml

內容解密：

  1. 圖中展示了 Docker 和 Podman 在架構上的主要區別。
  2. Docker 需要透過 daemon 來管理容器，而 Podman 直接與 Linux 核心互動，無需 daemon。
  3. Podman 使用 Conmon 監控容器執行狀態，提高了容器的執行效率和穩定性。

這兩種架構的核心差異在於 Docker 以 daemon 為中心的設計與 Podman 的 fork/exec 方法。

在接下來的章節中，我們將詳細探討這個優秀容器引擎的功能和行為。瞭解引擎內部的工作原理對於故障排除、效能調優，甚至只是出於好奇，都是非常重要的。投入時間去理解每個元件之間的關係、閱讀程式碼以及測試建置，都將是一項明智的選擇，並將在未來帶來回報。

執行第一個容器

技術需求

具備良好的Linux作業系統管理經驗對於理解本章節的核心概念十分有益。本章節將介紹在不同Linux發行版上安裝新軟體的主要步驟，因此具備Linux系統管理員經驗有助於解決安裝過程中可能出現的問題。此外，前幾章節介紹的一些理論概念也有助於理解本章節中描述的程式。

選擇作業系統和安裝方法

Podman支援不同的發行版和作業系統。安裝過程非常簡單，各發行版現在都提供自己的維護套件，可以使用特定的套件管理器進行安裝。本文將介紹在最常見的GNU/Linux發行版以及macOS和Windows上的不同安裝步驟。儘管本文的重點是根據Linux的環境，但也會學習如何直接從原始碼構建Podman。

在Linux發行版和其他作業系統之間進行選擇

GNU/Linux作業系統的不同發行版之間的選擇取決於使用者的偏好和需求，這些偏好和需求通常受到本文範圍以外多種因素的影響。許多進階使用者今天選擇Linux發行版作為他們的主要作業系統。然而，仍有很大一部分人，尤其是開發人員，堅持使用macOS作為他們的標準作業系統。Microsoft Windows仍然在桌面工作站和筆記型電腦上保持最大的市占率。

如今，我們擁有龐大的Linux發行版生態系統，它們從一小部分核心、歷史悠久的發行版（如Debian、Fedora、Red Hat Enterprise Linux、Gentoo、Arch和openSUSE）演變而來。像DistroWatch（https://distrowatch.com）這樣的專業網站跟蹤了Linux和BSD-based發行版的許多版本。

安裝Podman

在Fedora上安裝Podman

Fedora套件由其廣泛的社群維護，並使用DNF套件管理器進行管理。要安裝Podman，請從終端機執行以下命令：

# dnf install -y podman

此命令安裝Podman並使用組態檔案組態環境（在下一節中介紹）。它還安裝了systemd單元，以提供額外的功能，如REST API服務或容器自動更新。

在CentOS上安裝Podman

Podman可以安裝在CentOS 7、CentOS 8和CentOS Stream（https://www.centos.org/）上。在CentOS 7上安裝的使用者必須啟用Extras儲存函式庫，而在CentOS 8和Stream上安裝的使用者必須從已啟用的AppStream儲存函式庫中獲得Podman套件。要安裝Podman，請從終端機執行以下命令：

# yum install -y podman

內容解密：

  1. 命令解析：dnf install -y podman 命令用於在Fedora系統上安裝Podman。-y 引數表示自動確認安裝，無需手動干預。
  2. 環境組態：安裝過程中，Podman的環境組態檔案被設定，這些檔案對於後續使用Podman至關重要。
  3. Systemd單元安裝：安裝過程中還會安裝systemd單元，這些單元提供了諸如REST API服務或容器自動更新等額外功能。
# yum install -y podman

內容解密：

  1. 命令解析：yum install -y podman 命令用於在CentOS系統上安裝Podman。同樣，-y 引數表示自動確認安裝。
  2. 儲存函式庫需求：在CentOS 7上，需要啟用Extras儲存函式庫；而在CentOS 8和Stream上，Podman套件可從已啟用的AppStream儲存函式庫中獲得。
  3. 跨版本相容性：Podman支援多個CentOS版本，展現了其良好的相容性和靈活性。

在不同作業系統上安裝 Podman

Podman 是一款強大的容器管理工具，支援多種 Linux 發行版以及 macOS 和 Windows。本章將介紹如何在不同的作業系統上安裝 Podman。

在 Fedora 上安裝 Podman

在 Fedora 系統上安裝 Podman 非常簡單，只需執行以下指令：

# dnf -y install podman

該指令將安裝 Podman 及其依賴套件，包括設定檔和 systemd 單元檔案。

在 RHEL 上安裝 Podman

在 Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 上安裝 Podman 的步驟取決於 RHEL 的版本。

在 RHEL 7 上安裝 Podman

  1. 啟用額外通道：
    # subscription-manager repos --enable=rhel-7-server-extras-rpms
  2. 安裝 Podman 套件：
    # yum -y install podman

在 RHEL 8 上安裝 Podman

  1. 啟用 container-tools 模組：
    # yum module enable -y container-tools:rhel8
  2. 安裝 container-tools 模組：
    # yum module install -y container-tools:rhel8

該模組除了安裝 Podman 外，還會安裝 Skopeo 和 Buildah 這兩個實用的工具。

在 Fedora CoreOS 和 Fedora Silverblue 上使用 Podman

Fedora CoreOS 和 Fedora Silverblue 已經預先安裝了 Podman，因此無需額外安裝。這些發行版設計用於執行容器化工作負載。

在 Debian 上安裝 Podman

Debian 11（代號 Bullseye）及以後版本支援 Podman。執行以下指令進行安裝：

# apt-get -y install podman

該指令將安裝 Podman 二進位檔案、設定檔、systemd 單元和手冊頁面。

在 Ubuntu 上安裝 Podman

Ubuntu 20.10 及以後版本可以使用以下指令安裝 Podman：

# apt-get -y update
# apt-get -y install podman

首先更新系統套件，然後安裝 Podman。

在 openSUSE 上安裝 Podman

openSUSE 使用 Zypper 套件管理器，可以使用以下指令安裝 Podman：

# zypper install podman

Zypper 將下載並安裝所有必要的套件和依賴項。

在 Gentoo 上安裝 Podman

Gentoo 使用 Portage 套件管理器，可以透過以下指令安裝 Podman：

# emerge app-emulation/podman

emerge 工具將下載並在系統上構建 Podman 原始碼。

在 Arch Linux 上安裝 Podman

Arch Linux 使用 pacman 套件管理器，執行以下指令即可安裝 Podman：

# pacman -S podman

預設情況下，Arch Linux 上的 Podman 不允許無根容器。需按照官方 Arch wiki 的指示啟用無根 Podman。

在 Raspberry Pi OS 上安裝 Podman

Raspberry Pi OS 根據 Debian，因此可以使用與 Debian 相同的步驟安裝 Podman。

在 macOS 上安裝 Podman

macOS 使用者可以使用 Homebrew 套件管理器安裝 Podman：

$ brew install podman

然後初始化並啟動虛擬機器：

$ podman machine init
$ podman machine start

或者，使用 Vagrant 建立輕量級虛擬機器並手動或自動組態 Podman。

在 Windows 上安裝 Podman

Windows 使用者可以下載並安裝 GitHub releases 頁面上的最新版本。然後，組態 containers.conf 檔案以指定遠端 Linux 主機的 URI。

或者，使用者可以在 WSL 2.0 上安裝 Linux 發行版，並在其中使用 Podman。

設定遠端存取的範例：

[engine]
remote_uri = "ssh://root@10.10.1.9:22/run/podman/podman.sock"

詳細步驟解說：

  1. 選擇合適的作業系統：根據您的需求和硬體平台選擇適當的作業系統。
  2. 依照安裝 Podman：根據所選的作業系統，按照上述進行 Podman 的安裝和組態。
  3. 驗證安裝：完成安裝後，透過執行 podman --version 或其他相關命令驗證 Podman 是否正確安裝和運作。

安裝完成後的下一步：

  • 探索 Podman 的基本用法和命令。
  • 設定和管理容器。
  • 利用 Skopeo 和 Buildah 等工具進一步最佳化您的容器工作流程。

在不同作業系統上安裝 Podman

本文將介紹如何在不同的作業系統上安裝 Podman，包括使用套件管理器安裝和從原始碼編譯安裝。

使用套件管理器安裝 Podman

不同的 Linux 發行版有不同的套件管理器，例如 Ubuntu 的 apt-get 和 Fedora 的 dnf。以下是在 Ubuntu 20.10 上安裝 Podman 的範例：

# apt-get –y install podman
# mkdir -p /etc/containers
# echo -e "[registries.search]\nregistries = ['docker.io', 'quay.io']" | tee /etc/containers/registries.conf

內容解密：

  1. apt-get –y install podman：使用 apt-get 套件管理器安裝 Podman。
  2. mkdir -p /etc/containers：建立 /etc/containers 目錄，用於存放 Podman 的設定檔。
  3. echo -e "[registries.search]\nregistries = ['docker.io', 'quay.io']" | tee /etc/containers/registries.conf：設定 /etc/containers/registries.conf 檔案，定義了 Podman 搜尋映像的 registries。

在 WSL 2.0 環境中，需要進行一些額外的設定：

# cp /usr/share/containers/libpod.conf /etc/containers
# sed –i 's/cgroup_manager = "systemd"/cgroup_manager = "cgroupfs"/g' /etc/containers/libpod.conf
# sed –i 's/events_logger = "journald"/events_logger = "file"/g' /etc/containers/libpod.conf

內容解密：

  1. cp /usr/share/containers/libpod.conf /etc/containers：複製 libpod.conf 設定檔到 /etc/containers 目錄。
  2. sed –i 's/cgroup_manager = "systemd"/cgroup_manager = "cgroupfs"/g' /etc/containers/libpod.conf：修改 libpod.conf 檔案，將 cgroup_manager 設定為 cgroupfs，以適應 WSL 2.0 環境。
  3. sed –i 's/events_logger = "journald"/events_logger = "file"/g' /etc/containers/libpod.conf：修改 libpod.conf 檔案，將 events_logger 設定為 file，以適應 WSL 2.0 環境。

從原始碼編譯安裝 Podman

從原始碼編譯安裝 Podman 可以讓使用者自定義程式碼、交叉編譯不同架構的二進位檔案，或只編譯部分二進位檔案。以下是在 Fedora 發行版上從原始碼編譯安裝 Podman 的步驟：

# dnf install -y btrfs-progs-devel conmon containernetworking-plugins containers-common crun device-mapper-devel git glib2-devel glibc-devel glibc-static go golang-github-cpuguy83-md2man gpgme-devel iptables libassuan-devel libgpg-error-devel libseccomp-devel libselinux-devel make pkgconfig

內容解密：

  1. dnf install -y ...：使用 dnf 套件管理器安裝編譯 Podman 所需的依賴套件。

接下來，複製 Podman 的 GitHub 儲存函式庫並進入專案目錄：

$ git clone https://github.com/containers/podman.git
$ cd podman

內容解密：

  1. git clone https://github.com/containers/podman.git：複製 Podman 的 GitHub 儲存函式庫到本地。
  2. $ cd podman：進入 Podman 專案目錄。

然後，使用 make 命令編譯和安裝 Podman：

$ make package-install

內容解密：

  1. make package-install：編譯 Podman 的原始碼，建立 RPM 檔案，並在本機安裝這些套件。

設定 Podman 的執行環境

Podman 安裝完成後，可以根據需要進行一些自定義設定，以提高與外部 registries 的互操作性或自定義執行行為。

自定義容器 registries 搜尋列表

Podman 從受信任的容器 registries 搜尋和下載映像。/etc/containers/registries.conf 檔案是一個 TOML 設定檔，用於自定義受信任的 registries。

unqualified-search-registries = ["registry.fedoraproject.org", "registry.access.redhat.com", "docker.io", "quay.io"]

內容解密：

  1. unqualified-search-registries：定義了 Podman 搜尋映像的 registries 列表。

使用者可以根據需要新增或刪除 registries。如果使用者有自己的私有 registries，可以將其新增到 unqualified-search-registries 列表中。

可選：啟用根據 socket 的服務

這是一個可選步驟，如果沒有特定的需求，可以安全地跳過本文的內容。

本文介紹瞭如何在不同的作業系統上安裝 Podman，包括使用套件管理器安裝和從原始碼編譯安裝，並對相關的程式碼進行了解說。同時，也介紹瞭如何設定 Podman 的執行環境，包括自定義容器 registries 搜尋列表和可選的根據 socket 的服務。透過這些設定，可以提高 Podman 的可用性和安全性。

玄貓 BlackCat

玄貓 BlackCat

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。