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运行时基准测试报告（阶段 2 · Linux 原生运行时 spike）

本报告记录 LiCore 第一个真实容器运行路径（internal/runtime，后端 native_linux） 的功能验证与内存实测。spike 目标：证明纯 Go、零 CGO、零外部容器组件 （不用 runc/containerd）可以直接创建可用容器，并验证 10–20 MiB 内存目标。

1. 测试环境

项 值
宿主内核 Linux 5.15.0-179-generic x86_64（VM）
Go 工具链 go1.27.1 linux/amd64，CGO_ENABLED=0（静态 ELF）
引擎二进制 bin/licore，约 5.7 MiB（含 cobra 与符号表）
运行身份 普通用户 uid 1000（非 root，走 user namespace 自动降级）
特权路线 euid==0 时跳过 CLONE_NEWUSER，其余 namespace 相同
rootfs 自制的最小 rootfs（静态 busybox 1.36 + applet 符号链接，约 2.2 MiB）
触发入口 licore dev-run --rootfs <dir> -- <cmd>（隐藏开发命令，走 runtime.Start）

注：测试环境本身在容器内，内核拒绝在 pivot_root 卸载旧根之后再新建 procfs 超块， 因此 proc 挂载提前到 pivot 之前（见 internal/runtime/init_linux.go 注释）， 得到的是绑定本 PID namespace 的全新 procfs，语义等价。真机上该差异不存在。

2. 功能验证结果

验证项 结果
namespace 隔离 CLONE_NEWPID | NEWNS | NEWUTS | NEWIPC（+ rootless 时 NEWUSER）全部生效；容器内 $$ = 1；/proc/sys/kernel/hostname = --hostname 指定值
根切换 pivot_root 成功；容器内 / 只有 rootfs 内容；旧根经 MNT_DETACH 卸载后宿主文件不可见
/proc 容器内 /proc/1/cmdline 指向自身 init（非宿主 systemd），PID 视野完全隔离
/dev 最小设备集（null/zero/full/random/urandom/tty）经 bind 注入，rootless 无法 mknod 时的标准做法
退出码 容器 exit 42 → licore 退出码 42；容器 init 被外部 SIGKILL → 137（128+9）
PID 1 信号语义 容器内 kill -TERM $$ 不死——内核保护：PID namespace 的 init 未注册 handler 的信号被忽略（与 Docker/runc 行为一致，非缺陷）
并发 100 个容器共享同一 rootfs 并发启动，0 失败（旧根目录名按容器实例唯一化后消除竞态）
残留 容器全部退出后 rootfs 无 .licore_old_root.* 残留、无挂载残留
清理 shim（dev-run 父进程）等待 init 退出后一并退出，无常驻进程

3. 内存实测

方法：宿主 /proc/<pid>/status VmRSS 采样 + 系统 MemAvailable 差值法交叉验证； rootfs 内进程为静态 busybox。

3.1 单容器（空闲 sleep）

进程 VmRSS（稳定值） 说明
容器 init（busybox sleep） 4 KiB 静态小进程，几乎全部页可回收/共享
shim（licore 父进程） ~5.0 MiB cobra 命令行框架占大头；VmHWM 与稳态一致
合计（VmRSS 上界） ~5 MiB

MemAvailable 差值法在单容器粒度受页缓存噪声支配（重复 3 次实测 0.5–2.3 MiB 波动，不可用作单容器结论），可靠数字见 3.2 的 100 容器批量测量。

3.2 100 容器并发

指标 值
100 × (shim + init) 系统真实增量（MemAvailable 差值） 227 MiB
摊到每容器 ≈ 2.3 MiB
100 个 init 进程 VmRSS 合计 400 KiB（4 KiB/进程，页缓存共享）
全部退出后 内存完全回收，无泄漏

VmRSS 直接求和（~529 MiB）会重复计共享页（同一静态二进制的 text 映射）， 不代表真实成本；MemAvailable 差值（227 MiB）与理论分析一致， 每容器真实成本 ≈ 2.3 MiB。

3.3 对照 10–20 MiB 目标

LiCore 引擎无常驻进程（开机自启是一次性 licore boot，之后退出）， 所以"引擎常驻内存"实际为零；运行成本全部按容器计：

  • 每容器 ≈ 2.3 MiB（init 近 0 + shim ~2.3 MiB 有效增量）；
  • 单容器全家福 ~5 MiB（按 VmRSS 上界计）；
  • 结论：远低于 10–20 MiB 目标，达成。后续 shim 瘦身（去掉 cobra 依赖， 改为极小 main 或复用 init 路径）可再压到 2 MiB 以内，作为阶段 3 优化项。

4. 已知限制（如实记录，不影响 spike 结论）

  1. rootless 时 shim 无法感知容器内 PID 视野：容器内 PID 1 对应宿主 PID 由 StartResult.ChildPID 提供，licore ps 落地时要经状态文件而不是 ps 命令。
  2. cgroups 资源限制未实现：--memory/--cpus/--pids-limit 仍是 CLI 骨架， 属 internal/resource（阶段 2 后续任务）。
  3. 嵌套容器（本环境）proc 必须在 pivot 前挂载；真机两种顺序均可。
  4. shim 有效增量 ~2.3 MiB 主要来自 Go runtime + cobra 启动分配；正式 run/shim 实现时评估瘦身。
  5. dev-run 为隐藏命令（licore dev-run），正式入口是 licore run（待实现）。

5. 复现方法

go build -o bin/licore .
# 最小 rootfs：静态 busybox + ln -s 常用 applet
./bin/licore dev-run --rootfs /tmp/licore-rootfs --hostname demo -- /bin/sh -c \
  'echo PID=$$; cat /proc/sys/kernel/hostname; ls /'