Apptainer簡(jiǎn)介（appcontainer）

Apptainer 是一個(gè)容器平臺(tái)。它允許您創(chuàng)建和運(yùn)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(gè)服務(wù)器、云中或大廳的工作站上運(yùn)行它。您的容器是單個(gè)文件，您不必?fù)?dān)心如何在每個(gè)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(jiǎn)單、可移植且可重復(fù)的方式在 HPC 集群上運(yùn)行復(fù)雜的應(yīng)用程序。它首先由勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，很快在其他 HPC 站點(diǎn)、學(xué)術(shù)站點(diǎn)等中流行起來。 Apptainer 是一個(gè)開源項(xiàng)目，擁有一個(gè)友好的開發(fā)人員和用戶社區(qū)。用戶群不斷擴(kuò)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(tái)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(yàn)證可重復(fù)性和安全性。

默認(rèn)情況下，集成優(yōu)于隔離。默認(rèn)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(jì)算的移動(dòng)性。單文件 SIF 容器格式易于傳輸和共享。

簡(jiǎn)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(rèn)情況下無法在主機(jī)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(gè)主要組件：內(nèi)核空間和用戶空間。內(nèi)核與硬件對(duì)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(yùn)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(yùn)行 CentOS 的計(jì)算機(jī)，則無法在其上安裝為 Ubuntu 打包的軟件，因?yàn)檫@些發(fā)行版的用戶空間不兼容。安裝同一軟件的多個(gè)版本也可能非常困難，這可能需要隨著時(shí)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(gè)用戶空間部分（包括程序、自定義配置和環(huán)境）可以獨(dú)立于您的系統(tǒng)是否運(yùn)行 CentOS、Fedora 等。 Apptainer 容器將您需要的任何內(nèi)容打包到一個(gè)可驗(yàn)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(yùn)行時(shí)環(huán)境，以便用戶永遠(yuǎn)不必?fù)?dān)心他們的系統(tǒng)可能無法滿足的依賴性和要求。

使用場(chǎng)景

Apptainer 可以適用于以下幾種場(chǎng)景：

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

研究計(jì)算的工程工作流程可能是一個(gè)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)。

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(gè)演示并存檔或分發(fā)以供其他人復(fù)制，無論他們當(dāng)前運(yùn)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(rèn)證可以在特定版本的 Linux 上運(yùn)行。如果該應(yīng)用程序安裝到運(yùn)行經(jīng)過認(rèn)證的 Linux 版本的 Apptainer 容器中，則該容器可以在任何 Linux 主機(jī)上運(yùn)行。應(yīng)用程序環(huán)境、庫和經(jīng)過認(rèn)證的堆棧都將繼續(xù)按照預(yù)期運(yùn)行。

此外，Apptainer 模糊了容器和主機(jī)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(jī)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(shí)習(xí)生、研究生、博士后或開發(fā)人員就會(huì)被重新分配到其他項(xiàng)目。這使得軟件堆棧無法維護(hù)，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(shí)。舉個(gè)例子，我知道一個(gè) 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(dāng)前操作系統(tǒng)和硬件上運(yùn)行該操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序堆棧沒有問題。