docker

Docker是Docker公司开源的一个基于轻量级虚拟化技术的容器引擎项目,整个项目基于Go语言开发,并遵从Apache 2.0协议。目前,Docker可以在容器内部快速自动化部署应用,并可以通过内核虚拟化技术(namespaces及cgroups等)来提供容器的资源隔离与安全保障等。由于Docker通过操作系统层的虚拟化实现隔离,所以Docker容器在运行时,不需要类似虚拟机(VM)额外的操作系统开销,提高资源利用率,并且提升诸如IO等方面的性能.

docker架构

Docker对使用者来讲是一个C/S模式的架构,而Docker的后端是一个非常松耦合的架构,模块各司其职,并有机组合,支撑Docker的运行。
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不难看出,用户是使用Docker Client与Docker Daemon建立通信,并发送请求给后者

而Docker Daemon作为Docker架构中的主体部分,首先提供Server的功能使其可以接受Docker Client的请求;而后Engine执行Docker内部的一系列工作,每一项工作都是以一个Job的形式的存在。
Job的运行过程中,当需要容器镜像时,则从Docker Registry中下载镜像,并通过镜像管理驱动graphdriver将下载镜像以Graph的形式存储;当需要为Docker创建网络环境时,通过网络管理驱动networkdriver创建并配置Docker容器网络环境;当需要限制Docker容器运行资源或执行用户指令等操作时,则通过execdriver来完成。
而libcontainer是一项独立的容器管理包,networkdriver以及execdriver都是通过libcontainer来实现具体对容器进行的操作。
当执行完运行容器的命令后,一个实际的Docker容器就处于运行状态,该容器拥有独立的文件系统,独立并且安全的运行环境等。

Docker架构内各模块的功能与实现分析

docker 架构中的主要模块有:Docker Client、Docker Daemon、Docker Registry、Graph、Driver、libcontainer以及Docker container。

Docker Client

Docker Client是Docker架构中用户用来和Docker Daemon建立通信的客户端,与Docker Daemon建立连接并传输请求的时候,Docker Client可以通过设置命令行flag参数的形式设置安全传输层协议(TLS)的有关参数,保证传输的安全性。
     注意,Docker Client的生命周期是有限的,Docker Client发送容器管理请求后,由Docker Daemon接受并处理请求,当Docker Client接收到返回的请求相应并简单处理后,Docker Client一次完整的生命周期就结束了。当需要继续发送容器管理请求时,用户必须再次通过docker可执行文件创建Docker Client。

Docker Daemon

Docker Daemon是Docker架构中一个常驻在后台的系统进程,功能是:接受并处理Docker Client发送的请求。该守护进程在后台启动了一个Server,Server负责接受Docker Client发送的请求;接受请求后,Server通过路由与分发调度,找到相应的Handler来执行请求。
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Docker Server

   Docker Server 的功能是接受并调度分发Docker Client发送的请求。
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在Docker的启动过程中,通过包gorilla/mux,创建了一个mux.Router,提供请求的路由功能。在Golang中,gorilla/mux是一个强大的URL路由器以及调度分发器。该mux.Router中添加了众多的路由项,每一个路由项由HTTP请求方法(PUT、POST、GET或DELETE)、URL、Handler三部分组成。

Engine

Engine是Docker架构中的运行引擎,同时也Docker运行的核心模块。它扮演Docker container存储仓库的角色,并且通过执行job的方式来操纵管理这些容器。

Job

一个Job可以认为是Docker架构中Engine内部最基本的工作执行单元。Docker可以做的每一项工作,都可以抽象为一个job。

Docker Registry

Docker Registry是一个存储容器镜像的仓库。而容器镜像是在容器被创建时,被加载用来初始化容器的文件架构与目录。

Graph

Graph在Docker架构中扮演已下载容器镜像的保管者,以及已下载容器镜像之间关系的记录者。一方面,Graph存储着本地具有版本信息的文件系统镜像,另一方面也通过GraphDB记录着所有文件系统镜像彼此之间的关系。
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Driver

Driver是Docker架构中的驱动模块。由于Docker运行的生命周期中,并非用户所有的操作都是针对Docker容器的管理,另外还有关于Docker运行信息的获取,Graph的存储与记录等。因此,为了将Docker容器的管理从Docker Daemon内部业务逻辑中区分开来,设计了Driver层驱动来接管所有这部分请求。

在Docker Driver的实现中,可以分为以下三类驱动:graphdriver、networkdriver和execdriver。
graphdriver主要用于完成容器镜像的管理,包括存储与获取。
networkdriver的用途是完成Docker容器网络环境的配置,其中包括Docker启动时为Docker环境创建网桥。
execdriver作为Docker容器的执行驱动,负责创建容器运行命名空间,负责容器资源使用的统计与限制,负责容器内部进程的真正运行等。

libcontainer

libcontainer是Docker架构中一个使用Go语言设计实现的库,设计初衷是希望该库可以不依靠任何依赖,直接访问内核中与容器相关的API
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正是由于libcontainer的存在,Docker可以直接调用libcontainer,而最终操纵容器的namespace、cgroups、apparmor、网络设备以及防火墙规则等。这一系列操作的完成都不需要依赖LXC或者其他包。

Docker container

Docker container(Docker容器)是Docker架构中服务交付的最终体现形式。
Docker按照用户的需求与指令,订制相应的Docker容器:

  • 用户通过指定容器镜像,使得Docker容器可以自定义rootfs等文件系统;
  • 用户通过指定计算资源的配额,使得Docker容器使用指定的计算资源;
  • 用户通过配置网络及其安全策略,使得Docker容器拥有独立且安全的网络环境;
  • 用户通过指定运行的命令,使得Docker容器执行指定的工作。

参考资料:浙江大学SEL实验室docker源码分析 链接
                docker docs 链接

Last modification:December 16th, 2019 at 05:47 pm
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