在 macOS 中使用 Podman

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Podman 是一个无守护程序与 Docker 命令兼容的下一代 Linux 容器工具，该项目由 RedHat 主导，其他的细节可以参考 Podman 使用指南，本文的重点不是这个。

Podman 一直以来只能跑在 Linux 系统上，macOS 和 Windows 只能通过 CLI 远程连接 Podman 的 API 来管理容器。事实上 Docker 也不支持 macOS 和 Windows，但 Docker 针对 Windows 和 macOS 推出了专门的客户端，客户端里面集成了虚拟化相关的设置，通过嵌套一层虚拟化来支持 Docker。对于 Podman 来说，想要在 macOS 上运行也只能通过虚拟化来实现，网上也有不少方案，基本上都是通过 Virtualbox 来实现，都不太优雅。本文将介绍一种相对更优雅的方案，虽然不是很完美，但我已经尽力做到接近完美了。。

HyperKit 介绍
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HyperKit 是一个具有 hyperisor 能力的轻量级虚拟化工具集，包含了基于 xhyve（The BSD Hypervisor）的完整 hypervisor。HyperKit 设计成上层组件诸如 VPNKit 和 DataKit 的接口。xhyve 是基于 bhyve 的 Mac OS X 移植版本，而 bhyve 又是 FreeBSD 下的虚拟化技术。。。

我们知道，Docker 在 Linux 上利用了 Linux 原生支持的容器方式实现资源和环境的隔离，直接利用宿主内核，性能接近原生。然而，在 macOS 上却仍然需要虚拟化的技术。早期的 Docker 干脆直接在开源的 VirtualBox 中构建虚拟机，性能低下。后期的 Docker 基于轻量化的虚拟化框架 HyperKit 开发，据说性能得到很大提升。

本文将介绍如何通过 HyperKit 来使用 Podman。方法也很简单，先通过 Hyperkit 创建一个轻量级虚拟机，然后在虚拟机中安装 Podman，并开启 remote API，最后在本地通过 CLI 连接虚拟机中的 Podman。这和 macOS 中的 Docker 实现原理是一样的，只不过 Podman 是没有 Daemon 的，与 Docker 相比可以节省不少资源。

2. 安装 HyperKit
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你可以自己下载源代码编译 HyperKit，但我不建议这么做，不同的 macOS 版本会遇到各种各样的错误。我这里推荐两种超级简单的方法：

直接通过安装 Docker 来获得 HyperKit，因为 Docker Desktop on Mac 就是基于 HyperKit 实现的，所以安装 Docker Desktop on Mac 就能够获得完整的 HyperKit 运行环境。整个过程会非常顺畅和简单。安装完 Docker 之后可以永远不用打开 Docker，直接使用 HyperKit 就好。或者你可以直接卸载 Docker，卸载之前先把 hyperkit 二进制文件备份出来，因为卸载 Docker 也会删掉 hyperkit 二进制文件。
直接通过安装 Multipass 来获得 HyperKit。Multipass 是 Canonical 公司（Ubuntu）开发的基于不同操作系统内建原生 Hypervisor 实现的工作站。由于 Windows(Hyper-V)，macOS（hyperkit）和 Linux（KVM）都原生支持 hypervisor，这样通过 multipass shell 命令就能够在一个 shell 中实现创建运行 Ubuntu 虚拟机。在 macOS 平台，默认的后端是 hyperkit，需要 macOS Yosemite (10.10.3) 以上版本并且需要安装在 2010 以后生产的 Mac 设备。安装方法很简单：
```
$ brew cask install multipass
```
安装好了之后可以在 /Library/Application Support/com.canonical.multipass/bin/ 目录下找到 hyperkit 二进制文件。

3. 创建虚拟机
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你可以直接通过 hyperkit 来创建虚拟机，但参数比较复杂，有兴趣的自己研究吧。我推荐直接通过 multipass 来创建，命令特别简单：

$ multipass launch -c 2 -d 10G -m 2G -n podman

-n : 指定启动实例名字
-c : 分配 CPU 数量
-d : 设置磁盘容量
-m : 设置内存容量

第一次启动虚拟机的时候会去拉去镜像，国内网速可能会很慢。

查看已经启动的虚拟机：

$ multipass list
Name                    State             IPv4             Image
podman                  Running           192.168.64.2     Ubuntu 20.04 LTS

进入虚拟机：

$ multipass shell podman
Welcome to Ubuntu 20.04.1 LTS (GNU/Linux 5.4.0-52-generic x86_64)

 * Documentation:  https://help.ubuntu.com
 * Management:     https://landscape.canonical.com
 * Support:        https://ubuntu.com/advantage

  System information as of Sun Nov  8 19:30:29 CST 2020

  System load:  0.0                Processes:               119
  Usage of /:   13.4% of 11.46GB   Users logged in:         0
  Memory usage: 11%                IPv4 address for enp0s2: 192.168.64.2
  Swap usage:   0%


0 updates can be installed immediately.
0 of these updates are security updates.


Last login: Sun Nov  8 17:38:31 2020 from 192.168.64.1
ubuntu@podman:~$

4. 安装 Podman
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在虚拟机中安装 Podman：

ubuntu@podman:~$ . /etc/os-release
ubuntu@podman:~$ echo "deb https://download.opensuse.org/repositories/devel:/kubic:/libcontainers:/stable/xUbuntu_${VERSION_ID}/ /" | ubuntu@podman:~$ sudo tee /etc/apt/sources.list.d/devel:kubic:libcontainers:stable.list
ubuntu@podman:~$ curl -L https://download.opensuse.org/repositories/devel:/kubic:/libcontainers:/stable/xUbuntu_${VERSION_ID}/Release.key | sudo apt-key add -
ubuntu@podman:~$ sudo apt-get update
ubuntu@podman:~$ sudo apt-get -y upgrade
ubuntu@podman:~$ sudo apt-get -y install podman

5. 建立 Podman Socket
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Podman 依赖于 systemd 的 socket activation 特性。假设 Daemon B 依赖于 Daemon A，那么它就必须等到 Daemon A 完成启动后才能启动。socket activation的思想就是：Daemon B 启动时其实并不需要 Daemon A 真正运行起来,它只需要 Daemon A 建立的 socket 处于 listen 状态就 OK 了。而这个 socket 不必由 Daemon A 建立, 而是由 systemd 在系统初始化时就建立。当 Daemon B 发起启动时发起连接，systemd 再将 Daemon A 启动，当 Daemon A 启动后，再将 socket 归还给 Daemon A。

Podman 会通过 podman.socket 先创建一个处于监听状态的 socket 文件 /run/podman/podman.sock，当有进程向该 socket 发起连接时，systemd 会启动同名的 service：podman.service，以接管该 socket。先看看 podman.socket 和 podman.service 长啥样：

ubuntu@podman:~$ sudo systemctl cat podman.socket
# /lib/systemd/system/podman.socket
[Unit]
Description=Podman API Socket
Documentation=man:podman-system-service(1)

[Socket]
ListenStream=%t/podman/podman.sock
SocketMode=0660

[Install]
WantedBy=sockets.target

ubuntu@podman:~$ sudo systemctl cat podman.service
# /lib/systemd/system/podman.service
[Unit]
Description=Podman API Service
Requires=podman.socket
After=podman.socket
Documentation=man:podman-system-service(1)
StartLimitIntervalSec=0

[Service]
Type=notify
KillMode=process
ExecStart=/usr/bin/podman system service

设置开机自启 podman.socket，并立即启动：

ubuntu@podman:~$ sudo systemctl enable podman.socket --now

确认 socket 是否正处于监听状态：

ubuntu@podman:~$ podman --remote info
host:
  arch: amd64
  buildahVersion: 1.16.1
  cgroupManager: systemd
  cgroupVersion: v1
  conmon:
    package: 'conmon: /usr/libexec/podman/conmon'
    path: /usr/libexec/podman/conmon
    version: 'conmon version 2.0.20, commit: '
  cpus: 2
  ...

3. 客户端 CLI 设置
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接下来所有的设置，如不作特殊说明，都在 macOS 本地终端执行。

Podman 远程连接依赖 SSH，所以需要设置免密登录，先生成秘钥文件：

$ ssh-keygen -t rsa   # 一路回车到底

然后将本地的公钥 ~/.ssh/id_rsa.pub 追加到虚拟机的 /root/.ssh/authorized_keys 文件中。

安装 Podman CLI：

$ brew install podman

添加远程连接：

$ podman system connection add ubuntu --identity ~/.ssh/id_rsa ssh://root@192.168.64.2/run/podman/podman.sock

查看已经建立的连接：

$ podman system connection list
Name     Identity                 URI
podman*  /Users/Ryan/.ssh/id_rsa  ssh://root@192.168.64.2:22/run/podman/podman.sock

由于这是第一个连接，所以被直接设置为默认连接（podman 后面加了 *）。

测试远程连接是否可用：

$ podman ps
CONTAINER ID  IMAGE   COMMAND  CREATED  STATUS  PORTS   NAMES

$ podman pull nginx:alpine
Trying to pull docker.io/library/nginx:alpine...
Getting image source signatures
Copying blob sha256:188c0c94c7c576fff0792aca7ec73d67a2f7f4cb3a6e53a84559337260b36964
Copying blob sha256:9dd8e8e549988a3e2c521f27f805b7a03d909d185bb01cdb4a4029e5a6702919
Copying blob sha256:85defa007a8b33f817a5113210cca4aca6681b721d4b44dc94928c265959d7d5
Copying blob sha256:f2dc206a393cd74df3fea6d4c1d3cefe209979e8dbcceb4893ec9eadcc10bc14
Copying blob sha256:0ca72de6f95718a4bd36e45f03fffa98e53819be7e75cb8cd1bcb0705b845939
Copying config sha256:e5dcd7aa4b5e5d2df8152b9e58aba32a05edd9b269816f5d8b7ced535743d16c
Writing manifest to image destination
Storing signatures
e5dcd7aa4b5e5d2df8152b9e58aba32a05edd9b269816f5d8b7ced535743d16c

$ podman image ls
REPOSITORY                TAG     IMAGE ID      CREATED      SIZE
docker.io/library/nginx   alpine  e5dcd7aa4b5e  2 days ago   23.3 MB