原标题：Windows容器技术大剖析
微软设计了两种Windows Container（简称Windows容器），一种共用系统核心资源的Windows Server Container（简称Windows Server容器），另一种则是有自己独立系统核心资源的Hyper-V Container（简称Hyper-V容器）。（图片来源／微软）
支援Docker容器技术是新版Windows Server 2016关键的新特色之一，也是打破Windows和Linux世界壁垒的其中一项关键。在微软负责Docker技术研发团队的微软首席资开发首席John Starks就透露，最大困难是，Docker源自Linux核心的系统层功能，如控制资源的控制群组机制cgroups、命名空间Namespaces，还有实现层级化功能的共通档案系统AUFS等，这些都是在Windows所没有的功能。
早在2014年6月，微软有意将Docker专案複製到Windows环境上时发现，「需要推出新版作业系统才能解决这个问题，这也就成了Windows Server 2016要实现的功能。」John Starks说。
微软如何实作Windows容器
为了将Docker技术搬到Windows世界，微软首先在新版Windows 中实现了容器需要的三种系统层机制，控制群组机制（微软称为Job objects），命名空间机制（包括了Object Namespace、Process Table和Networking）以及层级能力，来提供作业系统层级的运算服务层（Compute Service），才在Windows上打造出了能与Docker 相容的Container技术。
不只是重现Linux机制，微软还得兼顾与Windows的相容性，理，例如在命名空间的设计上，微软除了增加了Silo\来管理Windows系统资源的起点，如\Silos\foo，也将Windows环境下常用的目录如C:\或C:\Windwos，在Windows容器中，也改由Object namespace来管理，变成了\DosDevices\C:和\DosDevices\C:\Windwos等存取路径。
或像是在档案系统的设计上，John Starks解释，NTFS档案系统太複杂，很难用NTFS打造一套UnionFS档案系统，因此，微软採取混合架构，每一个容器有各自有一份NTFS分区表，搭配虚拟的区块储存装置来建立容器的多层式档案系统，再利用Symlink机制，将不同层内的档案对应到Host环境档案系统的实际档案上，来减少虚拟区块储存装置所占用的容量。
Windows容器有两种
微软设计了两种Windows Container（简称Windows容器），一种共用系统核心资源的Windows Server Container（简称Windows Server容器），另一种则是有自己独立系统核心资源的Hyper-V Container（简称Hyper-V容器）。Windows Server容器更像是Linux上的Docker容器，和其他容器共用同一套Host作业系统的核心，而Hyper-V Container则会有一份专用的作业系统核心，而不会共用Host核心。在同一个作业系统环境中，可以同时执行这两类的Windows容器。
简单来说，Hyper-V容器就像是一个包在Hyper-V特殊款虚拟机器内的Windows Server容器。Hyper-V容器内有一份独立的系统Kernel、一个Windows Server容器、Guest运算服务、基础系统Process。
不过，Hyper-V容器所建立的特殊虚拟机器，并非是真正的Hyper-V虚拟机器，而是一个用精简版Hyper-V虚拟化技术隔离的环境，像是在Hyper-V分区上执行的一个Windows Server容器。微软表示，第一个Hyper-V容器启动约40秒，为了加快Hyper-V容器的启动速度，微软还设计了一个複製机制，可以快速複製（Fork）记忆体内第一个Hyper-V容器的特殊VM环境，来加快其他Hyper-V容器的建立速度。
在Windows作业系统内的Docker引擎，可以呼叫这些Windows系统层级的运算服务来执行和管理Windows容器，就如同在Docker引擎在Linux环境中透过containerd和runc服务来管理Linux容器一样。从载入Docker映象档来布建应用的流程来看，Docker引擎成了开发者唯一要面对的作业系统环境抽象层，而不用担心底层容器技术如何运作，几乎所有的Docker指令都同样可以在Windows环境下执行，只有少数指令的运作和Linux环境不同，例如不支援FROM scratch指令。
类型1：Windows Server容器
微软设计了两种容器，第一种称为Windows Server容器，这很像是Linux上的Docker容器，和其他容器共用同一套Host作业系统的核心。也可以使用Dockerfile来建立描述性的映象档。（图片来源／微软）
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类型2：Hyper-V容器
另一种Windows容器称为Hyper-V容器，像是一个包在Hyper-V特殊型VM内的Windows Server容器，会有一份专属OS核心，而不与其他容器共用Host核心。和Windwos Server容器一样支援相同的Dockerfile映象档。（图片来源／微软）
Windows容器的Dockerfile有点不同
Windows容器同样也可以使用Dockerfile来建立描述性的映象档，来将Windows基础架构配置程式化，微软还推出了支援Docker的PowerShell指令，可用于命令列模式下，搭配Docker指令来管理Windows容器。
几乎大多数Docker指令可用于Windows环境中，例如要注意反斜线逸出如WORKDIR c:\\Apache24\\bin才有效。另外，可以在Dockerfile档中用RUN powershell.exe来执行PowerShell指令设定环境配置。这也意味着Linux环境的Dockerfile得费一番功夫调整才能用于Windows环境。
目前，Windows容器的Dockerfile只能使用两种基础映象档（Base image）来建立容器，一个是windowservercore基础映象档（档案超大约6 GB，但相容性高）和nanoserver基础映象档（档案小约5百MB，启动速度快，简单API介面），而无法使用Linux类基础映象档，如Docker开发者惯用的Ubuntu，来建立Windows容器。使用这两种基础映象档建立的Dockerfile都可用来建立Windows Server容器或Hyper-V容器。
微软目前正式推出的是Docker on Windows，可以做到在Windows上能跑Docker，包括Window Server 2016和Windows 10都已支援，但微软下一步想要实现的是Docker for Windows，能够将Docker技术高度整合到Windows内，做到可以同时在Windows环境内执行任何类型的Docker容器，也就是能同时执行Windows类容器和Linux类容器，如此一来就「可以在Windows上平行执行Windows应用和Linux应用了」。目前，Docker for Windows还处于Beta测试版本，「两者完成整合的那一天很快就会到来。」John Starks说。
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