深入探究：Python与LXC容器的集成实践

### 深入探究：Python 与 LXC 容器的集成实践 #### 1. 验证 cgroup 内存限制参数 为了验证相关设置，我们将 `lxc.cgroup.memory.limit_in_bytes` 参数保存到配置文件中，通过以下命令查看配置文件内容： ```bash root@ubuntu:~# cat /var/lib/lxc/python_container/config lxc.include = /usr/share/lxc/config/ubuntu.common.conf # Container specific configuration lxc.rootfs = /var/lib/lxc/python_container/rootfs lxc.rootfs.backend = dir lxc.utsname = python_container lxc.arch = amd64 # Network configuration lxc.network.type = veth lxc.network.link = lxcbr0 lxc.network.flags = up lxc.network.hwaddr = 00:16:3e:ea:1c:38 lxc.cgroup.memory.limit_in_bytes = 536870912 root@ubuntu:~# ``` 配置文件的最后一行是通过两次 Python 调用添加的。除了 `set_config_item()` 方法，Python 绑定还提供了 `set_cgroup_item()` 和 `get_cgroup_item()` 方法，用于专门操作 cgroup 参数。以下是设置和获取 `memory.limit_in_bytes` 选项的示例： ```python In [26]: container.get_cgroup_item("memory.limit_in_bytes") Out[26]: u'536870912' In [27]: container.set_cgroup_item("memory.limit_in_bytes", "268435456") Out[27]: True In [28]: container.get_cgroup_item("memory.limit_in_bytes") Out[28]: u'268435456' ``` #### 2. 使用 Python 更改容器状态 在之前的操作中，我们了解到可以使用 `lxc-freeze` 和 `lxc-unfreeze` 命令来冻结和解冻 LXC 容器以保存其状态。同样，我们可以使用 `freeze()` 和 `unfreeze()` 方法来实现相同的功能。 - **冻结容器**： ```python In [29]: container.freeze() Out[29]: u'FROZEN' ``` - **检查状态**： ```python In [30]: container.state Out[30]: u'FROZEN' ``` 我们还可以检查 cgroup 文件以确认状态更改： ```bash root@ubuntu:~# cat /sys/fs/cgroup/freezer/lxc/python_container/freezer.state FROZEN root@ubuntu:~# ``` - **解冻容器并检查新状态**： ```python In [31]: container.unfreeze() Out[31]: True In [32]: container.state Out[32]: u'RUNNING' ``` 再次检查 cgroup 文件： ```bash root@ubuntu:~# cat /sys/fs/cgroup/freezer/lxc/python_container/freezer.state THAWED root@ubuntu:~# ``` #### 3. 使用 Python 停止容器 Python 绑定提供了 `stop()` 方法来方便地停止容器。以下是停止容器并检查其状态的示例： ```python In [33]: container.stop() Out[33]: True In [34]: container.state Out[34]: u'STOPPED' ``` 最后，列出主机上的所有容器： ```bash root@ubuntu:~# lxc-ls -f NAME STATE AUTOSTART GROUPS IPV4 IPV6 python_container STOPPED 0 - - - root@ubuntu:~# ``` #### 4. 使用 Python 克隆容器 当容器处于停止状态时，我们可以使用 `clone()` 方法创建一个副本： ```python In [35]: cloned_container = container.clone("cloned_container") In [35]: True ``` 使用 `lxc` 对象的 `list_containers()` 方法列出可用容器，返回一个元组： ```python In [36]: lxc.list_containers() Out[36]: (u'cloned_container', u'python_container') ``` 在主机操作系统上确认： ```bash root@ubuntu:~# lxc-ls -f NAME STATE AUTOSTART GROUPS IPV4 IPV6 cloned_container STOPPED 0 - - - python_container STOPPED 0 - - - root@ubuntu:~# ``` 要查找克隆容器的根文件系统位置，可以在新容器对象上调用 `get_config_item()` 方法： ```python In [37]: cloned_container.get_config_item('lxc.rootfs') Out[37]: u'/var/lib/lxc/cloned_container/rootfs' ``` 默认容器路径下现在存在两个目录： ```bash root@ubuntu:~# ls -la /var/lib/lxc total 20 drwx------ 5 root root 4096 Sep 20 19:51 . drwxr-xr-x 47 root root 4096 Sep 16 13:40 .. drwxrwx--- 3 root root 4096 Sep 20 19:51 cloned_container drwxrwx--- 3 root root 4096 Sep 20 16:30 python_container root@ubuntu:~# ``` 最后，启动克隆容器并确保其正在运行： ```python In [38]: cloned_container.start() Out[38]: True In [39]: cloned_container.state Out[39]: u'RUNNING' ``` #### 5. 使用 Python 销毁容器并清理虚拟环境 在 Python 中删除或销毁容器之前，需要先停止它们： ```python In [40]: cloned_container.stop() Out[40]: True In [41]: container.stop() Out[41]: True ``` 调用容器对象的 `destroy()` 方法删除根文件系统并释放其使用的所有资源： ```python In [42]: cloned_container.destroy() Out[42]: True In [43]: container.destroy() Out[43]: True ``` 使用 `list_containers()` 方法列出容器，现在返回一个空元组： ```python In [44]: lxc.list_containers() Out[44]: () ``` 最后，停用之前创建的 Python 虚拟环境（注意，文件仍将保留在磁盘上）： ```bash (lxc_python) root@ubuntu:~/lxc_python# deactivate root@ubuntu:~/lxc_python# cd .. root@ubuntu:~# ``` #### 6. Libvirt Python 绑定 Libvirt 提供了 Python 绑定，可用于编写应用程序，其主要优点是与其他虚拟化技术保持一致。使用一个通用库为 KVM、XEN 和 LXC 编写 Python 应用程序非常方便。 ##### 6.1 安装 Libvirt Python 开发包 - **Ubuntu**： ```bash root@ubuntu:~# apt-get install python-libvirt debootstrap root@ubuntu:~# service libvirt-bin start ``` - **CentOS**： ```bash [root@centos ~]# yum install libvirt libvirt-python debootstrap [root@centos ~]# service libvirtd start ``` 由于 Libvirt 不提供可用的模板，我们需要创建自己的根文件系统： ```bash root@ubuntu:~# debootstrap --arch=amd64 --include="openssh-server vim" stable ~/container http://httpredir.debian.org/debian/ ... root@ubuntu:~# ``` 激活 Python 虚拟环境并启动解释器： ```bash root@ubuntu:~# source lxc_python/bin/activate (lxc_python) root@ubuntu:~# ipython In [1]: ``` ##### 6.2 使用 Libvirt Python 构建 LXC 容器 导入库并调用 `open()` 方法创建与 LXC 驱动程序的连接： ```python In [1]: import libvirt In [2]: lxc_conn = libvirt.open('lxc:///') ``` 指定默认虚拟化驱动程序和 URI 后，我们可以使用以下两个方法返回所设置驱动程序的名称和路径： ```python In [3]: lxc_conn.getType() Out[3]: 'LXC' In [4]: lxc_conn.getURI() Out[4]: 'lxc:///' ``` 要获取 `lxc_conn` 对象上可用的方法和变量列表，输入 `lxc_conn.` 并按 Tab 键。要获取有关方法、函数或变量的更多信息，输入其名称后跟问号，例如 `lxc_conn.getURI?`。 我们可以使用 `getInfo()` 方法提取主机节点的硬件信息： ```python In [5]: lxc_conn.getInfo() Out[5]: ['x86_64', 1996L, 2, 3000, 1, 2, 1, 1] ``` 结果是一个列表，各值含义如下： | Member | Description | | ---- | ---- | | list[0] | 表示 CPU 型号的字符串 | | list[1] | 内存大小（以兆字节为单位） | | list[2] | 活动 CPU 的数量 | | list[3] | 预期 CPU 频率（以 MHz 为单位） | | list[4] | NUMA 节点的数量，1 表示统一内存访问 | | list[5] | 每个节点的 CPU 插槽数量 | | list[6] | 每个插槽的核心数量 | | list[7] | 每个核心的线程数量 |