Компания Intel опубликовала значительный выпуск инструментария Clear Containers 3.0, предоставляющего средства для управления контейнерами, для изоляции которых используется гипервизор KVM и встроенные в процессоры Intel механизмы виртуализации Intel VT и SR-IOV. Код поставляется под лицензией Apache 2.0.

Новый выпуск примечателен кардинальной переработкой кодовой базы и рефакторингом архитектуры проекта. Инструментарий и компоненты runtime переписаны на языке Go (ранее использовался язык Си). Проведена большая работа по улучшению интеграции Clear Containers в сформировавшуюся экосистему контейнерной изоляции, в том числе расширены средства для задействования в проекте кода, используемого в контейнерах на базе namespaces и cgroups.

Функции для обеспечения работы аппаратно виртуализированных контейнеров вынесены в модульную и независящую от типа гипервизора библиотеку virtcontainers. Новая реализация runtime (cc-runtime) построена поверх библиотеки virtcontainers и приведена к полной совместимости со спецификацией OCI, определяющей унифицированный формат образов контейнеров и runtime-компонентов, что позволяет использовать cc-runtime совместно с Docker в качестве прозрачной замены runc. Кроме того обеспечена поддержка прослойки CRI-O для использования cc-runtime в кластере на базе Kubernetes.

В состав добавлен выполняемый внутри контейнера агент cc-agent на базе libcontainer, который заменил собой hyperstart и позволяет применять политики ограничения доступа SELinux и фильтры seccomp в гостевых окружениях на базе Clear Containers. Для повышения производительности ввода/вывода и достижения полного соответствия спецификациям POSIX в контейнерах Clear Containers также предоставлена возможность использования бэкенда virtio-blk. Расширены возможности вложенной виртуализации, которые позволяют выполнять немодифициованные контейнеры Clear в окружениях HyperV и VMware. Для взаимодействия между компонентами cc-shim, cc-proxy и cc-runtime реализован новый упрощённый протокол.

По сравнению с традиционными контейнерами на базе пространств имён применение гипервизора позволяет добиться более высокого уровня безопасности, защищающего от совершения атак через эксплуатацию уязвимостей в ядре Linux. По сравнению с системами полноценной виртуализации в Clear Containers удалось минимизировать время запуска изолированного окружения и снизить потребление памяти, приблизив эти показатели к характеристикам обычных контейнеров. К окружениям Clear применимы традиционные для контейнеров методы управления и развёртывания, в том числе можно на лету запускать упакованные в виртуальные окружения приложения, в моменты, когда в них возникает необходимость.

Внутри виртуального окружений Clear, которое запускается гипервизором, используется специально оптимизированное ядро Linux, содержащее только минимальный набор необходимых возможностей. Системное окружение включает в себя только демон инициализации на базе systemd и агент cc-agent. Агент обеспечивает выполнение определённых пользователем образов контейнера в формате OCI. В одном виртуальном окружении Clear может запускаться один или несколько пользовательских контейнеров (для контейнеров Docker для каждого контейнера создаётся отдельная виртуальная машина). Для каждого контейнера внутри виртуального окружения создаются отдельные пространства имён (NS, UTS, IPC и PID), т.е. запускаемое поверх гипервизора окружение Clear служит плацдармом для вложенного запуска контейнеров. Работа пользовательских контейнеров обеспечивается при помощи cc-runtime.

В условиях выполнения большого числа типовых окружений, накладные расходы на каждое последующее окружение составляет 18-20 Мб, что даёт возможность уместить 3500 виртуальных машин на сервере с 128 Гб ОЗУ. Для уменьшения потребления памяти применяется механизм DAX (прямой доступ к ФС в обход страничного кэша без применения уровня блочных устройств), а для дедупликации одинаковых областей памяти применяется технология KSM (Kernel Shared Memory), что позволяет организовать совместное использование ресурсов хост-системы и подключить к разным гостевым системам общий шаблон системного окружения. Начиная с выпуска 3.0 в Clear Containers также предоставляются средства регулирования активации процесса выявления дубликатов (KSM throttling).