udocker一个轻量级的用户空间容器工具

Posted on Views:

udocker 是一个轻量级的用户空间容器工具，允许 在不需要 root 权限 的环境中运行 Docker 镜像，特别适用于 高性能计算（HPC）集群、科研环境、受限服务器 等场景。

python程序

简要介绍

特性 说明
🚫 无需 root 不需要 Docker daemon，也不需要 root 权限
📦 支持 Docker 镜像 可从 Docker Hub 等容器仓库下载并运行镜像
🧪 兼容科学软件 常用于 HPC、科研环境（如 SLURM、PBS）中运行容器化应用
🧱 后端可选 支持多种执行后端（如 P1, P2, F1, F3）
🗂️ 完全在用户目录运行 所有数据保存在 $HOME/.udocker 中

安装方式（无需 root）

1
2
3
4
5
6
wget https://github.com/indigo-dc/udocker/releases/download/1.3.17/udocker-1.3.17.tar.gz
tar zxvf udocker-1.3.17.tar.gz
export PATH=`pwd`/udocker-1.3.17/udocker:$PATH

udocker --help
udocker install

这将在 $HOME/.udocker 下安装完整运行环境，首次运行会自动完成安装。

常用命令

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
Commands:
  search <repo/expression>      :搜索dockerhub以获取容器图像
  pull <repo/image:tag>         :从dockerhub拉取容器映像
  create <repo/image:tag>       :从拉取的图像创建容器
  run <container>               :执行容器
 
  images -l                     :列出容器图像
  ps -m -s                      :列出创建的容器
  name <container_id> <name>    :为容器命名
  rmname <name>                 :从容器中删除名称
  rename <name> <new_name>      :更改容器名称
  clone <container_id>          :克隆容器
  rm <container-id>             :删除容器
  rmi <repo/image:tag>          :删除图像
 
  import <tar> <repo/image:tag> :导入tar文件（由docker导出）
  import - <repo/image:tag>     :从stdin进口（由docker出口）
  export -o <tar> <container>   :导出容器目录树
  export - <container>          :导出容器目录树
  load -i <imagefile>           :从文件中加载图像（由docker保存）
  load                          :从stdin加载图像（由docker保存）
  save -o <imagefile> <repo/image:tag>  :将带有图层的图像保存到文件中
 
  inspect -p <repo/image:tag>   :返回图像上的低级信息
  verify <repo/image:tag>       :验证拉取或加载的图像
 
  protect <repo/image:tag>      :保护存储库
  unprotect <repo/image:tag>    :取消存储库保护
  protect <container>           :保护容器
  unprotect <container>         :取消储存库保护
 
  mkrepo <top-repo-dir>         :在位置创建另一个存储库
  setup                         :更改容器执行设置
  login                         :登录docker存储库
  logout                        :从docker存储库注销
 
  help                          :This help
  run --help                    :特定于命令的帮助
  version                       :显示udocker版本
 
Options common to all commands must appear before the command:
  -D                            :Debug
  --quiet                       :更少的冗差
  --repo=<directory>            :在目录中使用存储库
  --insecure                    :允许不安全的未经身份验证https
  --allow-root

初始化 udocker

安装依赖文件

1
2
udocker install
udocker --allow-root install  # 默认非root运行

拉取镜像（和 Docker 一样）

1
udocker pull ubuntu:20.04

创建容器实例

1
udocker create --name=myubuntu ubuntu:20.04

运行容器

1
udocker run myubuntu

带参数运行

1
udocker run --bind=/data --env=MYVAR=123 myubuntu /bin/bash

容器内安装软件

1
udocker run myubuntu apt update && apt install -y curl

后端执行模式（运行机制）

模式 描述 是否需要 root
P1 使用 proot 实现的 chroot 替代 否
P2 类似 P1，支持更多功能 否
F1 使用 fakechroot + LD_PRELOAD 否
F3 更快的 fakechroot 模式，适合 HPC 否
R1 使用 runC（需要 root） 是（通常不用于 udocker）

可设置默认执行器：

1
udocker setup --execmode=P1 myubuntu

默认目录结构

路径 说明
~/.udocker 所有镜像、容器、配置文件存放位置
~/.udocker/containers 容器数据存储路径
~/.udocker/repos 拉取的镜像数据

适用场景

场景 描述
✅ 无 root 环境运行容器 如共享 HPC 集群，云主机，受限开发环境
✅ 科学计算 使用 Bioconda / TensorFlow / PyTorch 等镜像运行计算任务
✅ 容器移植 把已有 Docker 容器移植到无 root 系统运行
✅ SLURM/作业调度系统 与 sbatch、qsub 配合使用

udocker和 Docker 的区别

项目 Docker udocker
是否需 root 是 否
是否需 daemon 是 否
是否支持 Dockerfile 构建 是 否（可手动操作容器）
执行速度 原生快 稍慢（尤其是 P1/F1 模式）
支持 GPU 否（默认） 有 Hack 可支持部分场景

在 HPC 中运行容器任务

1
2
3
4
udocker pull tensorflow/tensorflow:2.13.0
udocker create --name=tf tensorflow/tensorflow:2.13.0
udocker setup --execmode=F3 tf
udocker run --bind=/data tf python3 /data/train.py