关于docker:图解-Docker-架构

Docker 的总架构图

docker 是一个 C / S 模式的架构，后端是一个松耦合架构，模块各司其职。

• 用户是应用 Docker Client 与 Docker Daemon 建设通信，并发送申请给后者。
• Docker Daemon 作为 Docker 架构中的主体局部，首先提供 Server 的性能使其能够承受 Docker Client 的申请；
• Engine 执行 Docker 外部的一系列工作，每一项工作都是以一个 Job 的模式的存在。
• Job 的运行过程中，当须要容器镜像时，则从 Docker Registry 中下载镜像，并通过镜像治理驱动 graphdriver 将下载镜像以 Graph 的模式存储；
• 当须要为 Docker 创立网络环境时，通过网络管理驱动 networkdriver 创立并配置 Docker 容器网络环境；
• 当须要限度 Docker 容器运行资源或执行用户指令等操作时，则通过 execdriver 来实现。
• libcontainer 是一项独立的容器治理包，networkdriver 以及 execdriver 都是通过 libcontainer 来实现具体对容器进行的操作。

Docker 各模块组件剖析

Docker Client【发动申请】

• Docker Client 是和 Docker Daemon 建设通信的客户端。用户应用的可执行文件为 docker（相似可执行脚本的命令），docker 命令后接参数的模式来实现一个残缺的申请命令（例如 docker images，docker 为命令不可变，images 为参数可变）。
• Docker Client 能够通过以下三种形式和 Docker Daemon 建设通信：tcp://host:port，unix://path_to_socket 和 fd://socketfd。
• Docker Client 发送容器治理申请后，由 Docker Daemon 承受并解决申请，当 Docker Client 接管到返回的申请相应并简略解决后，Docker Client 一次残缺的生命周期就完结了。（一次残缺的申请：发送申请→解决申请→返回后果），与传统的 C / S 架构申请流程并无不同。

Docker Daemon【后盾守护过程】

• Docker Daemon 的架构图

Docker Server【调度散发申请】

• Docker Server 的架构图

• Docker Server 相当于 C / S 架构的服务端。性能为承受并调度散发 Docker Client 发送的申请。承受申请后，Server 通过路由与散发调度，找到相应的 Handler 来执行申请。
• 在 Docker 的启动过程中，通过包 gorilla/mux，创立了一个 mux.Router，提供申请的路由性能。在 Golang 中，gorilla/mux 是一个弱小的 URL 路由器以及调度散发器。该 mux.Router 中增加了泛滥的路由项，每一个路由项由 HTTP 申请办法（PUT、POST、GET 或 DELETE）、URL、Handler 三局部组成。
• 创立完 mux.Router 之后，Docker 将 Server 的监听地址以及 mux.Router 作为参数，创立一个 httpSrv=http.Server{}，最终执行 httpSrv.Serve()为申请服务。
• 在 Server 的服务过程中，Server 在 listener 上承受 Docker Client 的拜访申请，并创立一个全新的 goroutine 来服务该申请。在 goroutine 中，首先读取申请内容，而后做解析工作，接着找到相应的路由项，随后调用相应的 Handler 来解决该申请，最初 Handler 解决完申请之后回复该申请。

Engine

• Engine 是 Docker 架构中的运行引擎，同时也 Docker 运行的外围模块。它表演 Docker container 存储仓库的角色，并且通过执行 job 的形式来操纵治理这些容器。
• 在 Engine 数据结构的设计与实现过程中，有一个 handler 对象。该 handler 对象存储的都是对于泛滥特定 job 的 handler 解决拜访。举例说明，Engine 的 handler 对象中有一项为：{“create”: daemon.ContainerCreate,}，则阐明当名为 ”create” 的 job 在运行时，执行的是 daemon.ContainerCreate 的 handler。

job

• 一个 Job 能够认为是 Docker 架构中 Engine 外部最根本的工作执行单元。Docker 能够做的每一项工作，都能够形象为一个 job。例如：在容器外部运行一个过程，这是一个 job；创立一个新的容器，这是一个 job。Docker Server 的运行过程也是一个 job，名为 serveapi。
• Job 的设计者，把 Job 设计得与 Unix 过程相仿。比如说：Job 有一个名称，有参数，有环境变量，有规范的输入输出，有错误处理，有返回状态等。

Docker Registry【镜像注册核心】

• Docker Registry 是一个存储容器镜像的仓库（注册核心），可了解为云端镜像仓库，按 repository 来分类，docker pull 依照 [repository]:[tag] 来准确定义一个 image。
• 在 Docker 的运行过程中，Docker Daemon 会与 Docker Registry 通信，并实现搜寻镜像、下载镜像、上传镜像三个性能，这三个性能对应的 job 名称别离为 ”search”，”pull” 与 “push”。
• 可分为私有仓库（docker hub）和公有仓库。

Graph【docker 外部数据库】

• Graph 的架构图

• Repository
• 已下载镜像的保存者（包含下载镜像和 dockerfile 构建的镜像）。
• 一个 repository 示意某类镜像的仓库（例如 Ubuntu），同一个 repository 内的镜像用 tag 来辨别（示意同一类镜像的不同标签或版本）。一个 registry 蕴含多个 repository，一个 repository 蕴含同类型的多个 image。
• 镜像的存储类型有 aufs，devicemapper,Btrfs，Vfs 等。其中 centos 零碎应用 devicemapper 的存储类型。
• 同时在 Graph 的本地目录中，对于每一个的容器镜像，具体存储的信息有：该容器镜像的元数据，容器镜像的大小信息，以及该容器镜像所代表的具体 rootfs。
• GraphDB
• 已下载容器镜像之间关系的记录者。
• GraphDB 是一个构建在 SQLite 之上的小型图数据库，实现了节点的命名以及节点之间关联关系的记录

Driver【执行局部】

Driver 是 Docker 架构中的驱动模块。通过 Driver 驱动，Docker 能够实现对 Docker 容器执行环境的定制。即 Graph 负责镜像的存储，Driver 负责容器的执行。

graphdriver

• graphdriver 架构图

• graphdriver 次要用于实现容器镜像的治理，包含存储与获取。
• 存储：docker pull 下载的镜像由 graphdriver 存储到本地的指定目录（Graph 中）。
• 获取：docker run（create）用镜像来创立容器的时候由 graphdriver 到本地 Graph 中获取镜像。

networkdriver

• networkdriver 的架构图

networkdriver 的用处是实现 Docker 容器网络环境的配置，其中包含

• Docker 启动时为 Docker 环境创立网桥；
• Docker 容器创立时为其创立专属虚构网卡设施；
• Docker 容器调配 IP、端口并与宿主机做端口映射，设置容器防火墙策略等。

execdriver

• execdriver 的架构图

• execdriver 作为 Docker 容器的执行驱动，负责创立容器运行命名空间，负责容器资源应用的统计与限度，负责容器外部过程的真正运行等。
• 当初 execdriver 默认应用 native 驱动，不依赖于 LXC。

libcontainer【函数库】

libcontainer 的架构图

• libcontainer 是 Docker 架构中一个应用 Go 语言设计实现的库，设计初衷是心愿该库能够不依附任何依赖，间接拜访内核中与容器相干的 API。
• Docker 能够间接调用 libcontainer，而最终操纵容器的 namespace、cgroups、apparmor、网络设备以及防火墙规定等。
• libcontainer 提供了一整套规范的接口来满足下层对容器治理的需要。或者说，libcontainer 屏蔽了 Docker 下层对容器的间接治理。

docker container【服务交付的最终模式】

container 架构

Docker container（Docker 容器）是 Docker 架构中服务交付的最终体现模式。

Docker 依照用户的需要与指令，订制相应的 Docker 容器：

• 用户通过指定容器镜像，使得 Docker 容器能够自定义 rootfs 等文件系统；
• 用户通过指定计算资源的配额，使得 Docker 容器应用指定的计算资源；
• 用户通过配置网络及其安全策略，使得 Docker 容器领有独立且平安的网络环境；
• 用户通过指定运行的命令，使得 Docker 容器执行指定的工作。

作者：胡伟煌
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