随着容器技术的普及，开发者对于快速、便捷地在不同环境中运行程序的需求愈发强烈。Program Explorer作为一个创新的平台，致力于在浏览器中直接运行容器镜像的程序，省去了复杂的本地环境配置，实现了更高效的开发和测试体验。2025年6月的更新标志着这一项目的又一次重大进展，本文将深入解析其技术细节、优化优势及未来展望。 Program Explorer最初诞生于近一年前，构思源自对Compiler Explorer的致敬和灵感。该平台旨在搭建一个可以迅速运行容器程序的网站，用户无需下载或配置，即可在浏览器中运行容器镜像内的程序。功能上，它允许用户从预设容器列表中选择镜像，自定义运行命令及输入文件，最终获得结果反馈。
尽管最初的版本已经实现了基础功能，但项目开发者意识到仍存在效率与扩展性的瓶颈需要突破。 传统容器镜像的处理涉及多个层次，其中镜像由一层层独立存在的文件系统差异（layer）构成，这些差异通过tar文件存储。在Program Explorer的早期实现中，容器镜像必须人工打包为单个erofs文件系统镜像，以便在虚拟机中统一挂载作为容器的根文件系统。然而，这一步骤繁琐且效率有限。为此，该项目进行了技术革新，重新设计了镜像层的下载、合并和平铺生成流程，极大提升了自动化和运行效率。 镜像层的下载主要依赖于行业标准工具如skopeo、podman或docker，方便地从公开容器注册中心获取所需的镜像层。
Program Explorer采用自己开发的OCI注册客户端，优化缓存策略，实现了对manifest和层数据的高效管理。该缓存不仅减少了重复下载，还通过引入moka并发缓存库，保证了多请求情况下只执行一次网络请求，从而节省了CPU和网络资源。 最具挑战的技术突破在于镜像层的合并（flatten）处理。Docker等OCI兼容的容器镜像中，每一层文件系统是上层与上一层的差异描述，存在文件的添加、删除和修改操作。合并这些差异需要精确识别变更，并生成完整、一致的文件系统快照。在早期版本中，项目通过使用podman的导出（export）功能实现这一过程，但其后者涉及到层解包和host上的overlay挂载，效率较低且影响部署便捷性。
为此，Program Explorer重写了合并逻辑，基于Rust语言开发的新模块替代了之前Sylabs团队开发的squash.go工具。新的合并工具在处理tar流时引入了UID/GID增量调整，确保容器运行时的权限映射正确无误。同时，该模块使用libz-ng进行gzip压缩格式的高效解压，减少了约75%的CPU时间消耗，大幅提升了层合并的速度。此外，针对硬链接等复杂文件系统特性，虽然目前仍有少量边缘情况待完善，整体稳定性和性能表现优异。 生成erofs文件系统镜像是Program Explorer流线化流程的关键环节。erofs是一种面向只读根文件系统的轻量级文件系统，在容器虚拟化环境中尤为适合。
与传统工具mkfs.erofs相比，项目自行实现了镜像构建代码，优化了文件数据的写入方式，避免在内存中缓冲大文件数据，采取了从文件开头写入策略，减少了不必要的数据拷贝，使得整体镜像写入更快速且资源占用更低。 Program Explorer还开发了独立的镜像生成服务peimage-service。该服务通过Unix域套接字进行通信，实现了镜像文件描述符的传递，防止了文件在使用过程中的意外删除。子进程调用虚拟机管理程序cloud-hypervisor时，镜像以文件描述符形式传递，确保镜像资源始终可用且隔离网络访问，提升容器运行的安全性和稳定性。 在性能优化方面，项目团队充分考虑了压缩算法与去重复技术的权衡。当前大部分容器层以gzip格式存储，但程序运行时gzip解压造成的CPU开销较大。
Program Explorer计划对下载层进行重新压缩，采用如zstd或lz4等更高效的压缩算法，进一步缩短层合并时间。关于erofs文件系统，目前生成的是未压缩格式，换取构建时更高的流畅性。未来，结合硬件设备特性和存储需求，可能会引入文件系统级别的压缩以节省存储空间，尤其是在机械硬盘环境下更具优势。 值得一提的是，针对容器运行时多层镜像的去重问题，项目设计允许将多个容器镜像打包到单独的tar流中，通过erofs的内容去重机制避免冗余存储，这在需要频繁运行共享基础镜像的生产环境中能够显著节省存储资源。不过，目前Program Explorer的主要使用场景是批量计算任务，用户一般针对单容器运行，因此优先保障了单一镜像的展平与运行效率。 用户体验方面，Program Explorer网站界面依旧保持简洁，目前能够支持最大约2GB压缩大小（约3GB解压后容量）的容器镜像。
因使用免费公共镜像仓库，访问可能会遇到速率限制，团队建议用户合理安排使用。网站提供了基础的输入命令自定义功能，后台运行进度可通过浏览器开发者工具进行监控，后续版本将致力于增加更直观的运行反馈和交互体验。 从整体技术架构来看，Program Explorer以自主研发的核心组件串联起容器镜像的下载、解析、合并和镜像构建全过程，极大地提升了自动化水平与系统稳定性。通过精准的缓存管理和先进的文件系统技术，项目实现了浏览器环境下容器运行的高效与安全。 未来，Program Explorer有望进一步支持更多容器镜像规格和更大容量的镜像，增强多容器并行运行的能力，丰富用户界面与交互功能，实现更高水平的可用性和扩展性。此外，持续优化层压缩与镜像存储方式，将提升存储利用率和运行效率，满足企业及开发者的多样化需求。
总之，Program Explorer作为一个创新的容器运行平台，通过2025年6月的最新技术改进，突破了传统容器镜像处理的诸多限制，使得在浏览器中快速启动与运行容器成为可能。它不仅为容器开发、测试和教学提供了极大便利，也为微服务部署和云端计算打开了新的思路。敬请关注未来版本的进一步更新，体验容器技术的无限潜力。
