嘗試理解Linux容器進程與宿主機共享內核到底是什麼意思？
背景
近期接觸容器技術時，經常看到各類比較容器與虛擬機區別的文章中會提到：容器是共享宿主機的內核，而虛擬機則是擁有自己獨立的內核，所以不可能在Linux上用容器運行windows，但是用虛擬機則可以。
乍看下去，覺得Linux上無法運行windows是很自然的結論，然後突然升起一個疑問：Linux上無法運行windows容器，那Debian上可以運行Ubuntu容器嗎？Ubuntu上又能運行CentOS容器嗎？
從自己實際使用上看，Debian上確實有運行CentOS的docker容器，CentOS上確實也有運行Ubuntu的docker容器，那無法運行windows容器卻能運行不同發行版Linux的根本原因是什麼呢？
進一步探究：具體發行版Debian 10.0 Linux上能運行低版本如Debian 9.0的容器嗎？能運行Debian11.0的容器嗎？為什麼？
這些的問題的底層其實都指向共享內核的確切含義，這裡記錄一下思考過程，以下觀點均為個人分析推斷，不一定準確，有疑義的小夥伴歡迎指正、探討。
容器與虛擬機的對比
已經有很多文章對容器、虛擬機的區別進行了詳細的對比，這裡不再贅述，很多文章對比時都會引用類似如下圖片：
左圖中是在Host OS上運行Hypervisor(虛擬機監控器,virtual machine monitor)，在Hypervisor提供的硬件模擬基礎上運行有有多個Guest OS，每個Guest OS均有自己的獨立內核，相當於為GuestOS提供了一個完全模擬的虛擬裸機，GuestOS其實無感知自身是運行在物理機上還是虛擬硬件上。
而右圖中container是作為一個普通進程運行於Host OS上，所有進程共享Host OS的內核，而container的運行、編排則由中間的docker engine實現。
內核究竟是什麼
Linux內核
Linux® 內核是 Linux 操作系統（OS）的主要組件，也是計算機硬件與其進程之間的核心接口。它負責兩者之間的通信，還要儘可能高效地管理資源。
之所以稱為內核，是因為它在操作系統中就像果實硬殼中的種子一樣，並且控制着硬件（無論是電話、筆記本電腦、服務器，還是任何其他類型的計算機）的所有主要功能，主要包括內存管理、進程管理、設備驅動程序、系統調用和安全防護，單純的linux內核並不算我們傳統意義上說的一個完整操作系統。
系統調用 && glibc
那麼內核在整個系統中的具體作用到底是什麼呢？
內核對上層屏蔽了底層硬件操作的細節，對其提供了統一的系統調用對硬件進行統一的操作。
但是系統調用接口一般比較原始，涉及和操作系統相關的細節，不同操作系統之間的系統調用基本完全不同，哪怕同系列的Linux與UNIX都不相同。
基於以上原因，一般應用程序是通過標準的運行庫來使用系統調用，運行庫的優點是本身是語言級別的，設計比較友好，標準、形式統一，不會隨着操作系統或編譯器的變化而變化。
Linux上的運行庫即是glibc，其位於用戶程序與系統調用之間，如下圖：
Linux發行版與內核的關係
Linux發行版就是一些組織和廠商將Linux內核、各類軟件、庫及文檔組合起來，提供了完整各類常用工具、庫(如gcc、dpkg、yum、glibc等)，打包在一起作為一個完整的發行版操作系統提供給用戶，其關係如下圖：
由於不同發行版使用的都是同一個Linux內核，所以在內核的層面並不存在兼容性問題–具體來說對於運行在宿主機上的容器進程分三種情況：
- 相同內核版本的情況下，不存在兼容性問題。
- 宿主機內核版本高於容器發行版內核版本時，由於高版本內核保證向後兼容性(backward compatibility)，一般也可以正常運行。
- 宿主機內核版本低於容器發行版內核，若容器中使用了低版本內核中不存在的系統調用，則無法正常運行。
初步總結
回到文章一開始提出的幾個問題：
Linux上為什麼無法運行windows容器？
因為Linux內核與windows內核完全不是一個東西，windows程序不可能使用Linux內核的系統調用與硬件交互。
Debian上可以運行Ubuntu容器嗎？Ubuntu容器又能運行CentOS容器嗎？
根據發行版使用的具體內核版本，其可以基於其宿主機內核運行成功則可以，由於linux內核提供向後兼容(backward compatible)，一般來說容器發行版內核<=宿主機內核版本的情況都是可以成功的，而>宿主機內核的情況下可能可以成功。
具體發行版Debian 10.0 Linux上能運行低版本如Debian 9.0的容器嗎？能運行Debian11.0的容器嗎？為什麼？
和上面其實是一個分析思路。
轉載請註明出處，原文地址：//www.cnblogs.com/AcAc-t/p/linux_container_share_kernel_meaning.html
參考
//zh.wikipedia.org/zh-cn/Hypervisor
//cloudacademy.com/blog/docker-vs-virtual-machines-differences-you-should-know/
//www.redhat.com/zh/topics/linux/what-is-the-linux-kernel
//book.douban.com/subject/3652388/
//www.cnblogs.com/blog-yejy/p/9373850.html
//stackoverflow.com/questions/32756988/what-is-meant-by-shared-kernel-in-docker
//stackoverflow.com/questions/32841982/how-can-docker-run-distros-with-different-kernels
//en.wikipedia.org/wiki/Linux_distribution
