Apptainer簡介（appcontainer）

Apptainer 是一個容器平臺。它允許您創(chuàng)建和運行容器，以可移植和可復(fù)制的方式打包軟件。您可以在筆記本電腦上使用 Apptainer 構(gòu)建容器，然后在世界上許多最大的 HPC 集群、本地大學(xué)或公司集群、單個服務(wù)器、云中或大廳的工作站上運行它。您的容器是單個文件，您不必擔心如何在每個不同的操作系統(tǒng)上安裝所需的所有軟件。

為什么要使用 Apptainer？

Apptainer 旨在以簡單、可移植且可重復(fù)的方式在 HPC 集群上運行復(fù)雜的應(yīng)用程序。它首先由勞倫斯伯克利國家實驗室開發(fā)，很快在其他 HPC 站點、學(xué)術(shù)站點等中流行起來。 Apptainer 是一個開源項目，擁有一個友好的開發(fā)人員和用戶社區(qū)。用戶群不斷擴大，Apptainer 現(xiàn)在在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的許多工作領(lǐng)域得到使用。

有許多容器平臺可用，但 Apptainer 專注于：

使用加密簽名、不可變的容器映像格式和內(nèi)存中解密來驗證可重復(fù)性和安全性。

默認情況下，集成優(yōu)于隔離。默認情況下，輕松利用集群或服務(wù)器上的 GPU、高速網(wǎng)絡(luò)、并行文件系統(tǒng)。

計算的移動性。單文件 SIF 容器格式易于傳輸和共享。

簡單、有效的安全模型。您在容器內(nèi)部與容器外部是同一用戶，并且默認情況下無法在主機系統(tǒng)上獲得額外的權(quán)限。閱讀有關(guān) Apptainer 中安全性的更多信息。

為什么要使用容器？

Unix 操作系統(tǒng)分為兩個主要組件：內(nèi)核空間和用戶空間。內(nèi)核與硬件對話，并提供核心系統(tǒng)功能。用戶空間是大多數(shù)人最熟悉的環(huán)境。它是應(yīng)用程序、庫和系統(tǒng)服務(wù)運行的地方。

傳統(tǒng)上，您使用的操作系統(tǒng)具有固定的內(nèi)核和用戶空間組合。如果您有權(quán)訪問運行 CentOS 的計算機，則無法在其上安裝為 Ubuntu 打包的軟件，因為這些發(fā)行版的用戶空間不兼容。安裝同一軟件的多個版本也可能非常困難，這可能需要隨著時間的推移支持不同工作流程中的可重復(fù)性。

容器將用戶空間更改為可交換組件。這意味著 Linux 操作系統(tǒng)的整個用戶空間部分（包括程序、自定義配置和環(huán)境）可以獨立于您的系統(tǒng)是否運行 CentOS、Fedora 等。 Apptainer 容器將您需要的任何內(nèi)容打包到一個可驗證的文件中。

軟件開發(fā)人員現(xiàn)在可以將其堆棧構(gòu)建到最適合其需求的任何操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，并創(chuàng)建可分發(fā)的運行時環(huán)境，以便用戶永遠不必擔心他們的系統(tǒng)可能無法滿足的依賴性和要求。

使用場景

Apptainer 可以適用于以下幾種場景：

BYOE(Bring Your Own Environment)：自帶環(huán)境！

研究計算的工程工作流程可能是一個復(fù)雜且迭代的過程，在共享且有些不靈活的生產(chǎn)環(huán)境中更是如此。 Apptainer 通過使環(huán)境變得靈活來解決這個問題。

此外，學(xué)校通常（尤其是在教育領(lǐng)域）向?qū)W生提供標準化的預(yù)配置 Linux 發(fā)行版，其中包括所有必要的工具、程序和配置，以便他們可以立即跟進。

可重復(fù)的科學(xué)

Apptainer 容器可以構(gòu)建為包含所有程序、庫、數(shù)據(jù)和腳本，以便可以包含整個演示并存檔或分發(fā)以供其他人復(fù)制，無論他們當前運行什么版本的 Linux。

需要特定環(huán)境的商業(yè)支持代碼

一些商業(yè)應(yīng)用程序僅經(jīng)過認證可以在特定版本的 Linux 上運行。如果該應(yīng)用程序安裝到運行經(jīng)過認證的 Linux 版本的 Apptainer 容器中，則該容器可以在任何 Linux 主機上運行。應(yīng)用程序環(huán)境、庫和經(jīng)過認證的堆棧都將繼續(xù)按照預(yù)期運行。

此外，Apptainer 模糊了容器和主機之間的界限，以便您的主目錄（和其他目錄）存在于容器中。容器內(nèi)的應(yīng)用程序可以完全且直接地訪問您擁有的所有文件，因此您可以輕松地將所包含的商業(yè)應(yīng)用程序合并到主機上的工作和流程中。

靜態(tài)環(huán)境（軟件設(shè)備）

資助一次，永不更新軟件開發(fā)模式。雖然這并不理想，但這是研究資助的常見情況。為初始開發(fā)提供一定數(shù)量的資金，一旦完成，實習(xí)生、研究生、博士后或開發(fā)人員就會被重新分配到其他項目。這使得軟件堆棧無法維護，甚至更新的編譯器或 Linux 發(fā)行版的重建也無法在沒有資金支持的情況下完成。

舊操作系統(tǒng)上的遺留代碼

與上面的例子類似，雖然這不太理想，但這是研究生態(tài)系統(tǒng)的事實。舉個例子，我知道一個 Linux 發(fā)行版已經(jīng)停產(chǎn) 15 年了，但由于專門為此環(huán)境構(gòu)建的軟件堆棧，該發(fā)行版仍在生產(chǎn)中。 Apptainer 在當前操作系統(tǒng)和硬件上運行該操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序堆棧沒有問題。