关于docker:Docker基础核心概念和架构

镜像是什么呢？艰深地讲，它是一个只读的文件和文件夹组合。它蕴含了容器运行时所须要的所有根底文件和配置信息，是容器启动的根底。所以你想启动一个容器，那首先必须要有一个镜像。镜像是 Docker 容器启动的先决条件。

容器是 Docker 的另一个外围概念。艰深地讲，容器是镜像的运行实体。镜像是动态的只读文件，而容器带有运行时须要的可写文件层，并且容器中的过程属于运行状态。即容器运行着真正的利用过程。容器有创立、运行、进行、暂停和删除五种状态。

尽管容器的实质是主机上运行的一个过程，然而容器有本人独立的命名空间隔离和资源限度。 也就是说，在容器外部，无奈看到主机上的过程、环境变量、网络等信息，这是容器与间接运行在主机上过程的本质区别。

Docker 的镜像仓库相似于代码仓库，用来存储和散发 Docker 镜像。镜像仓库分为公共镜像仓库和公有镜像仓库。

目前，Docker Hub 是 Docker 官网的公开镜像仓库，它不仅有很多利用或者操作系统的官网镜像，还有很多组织或者集体开发的镜像供咱们收费寄存、下载、钻研和应用。除了公开镜像仓库，你也能够构建本人的公有镜像仓库。

基于凋谢容器打算（OCI）相干规范的要求，Docker 引擎采纳了模块化的设计准则，其组件是可替换的。Docker 引擎由如下次要的组件形成：Docker 客户端（Docker Client）、Docker 守护过程（Docker daemon）、containerd 以及 runc。 它们独特负责容器的创立和运行。

目前 Docker 引擎的架构示意图如图所示：

Docker 客户端其实是一种泛称。其中 docker 命令是 Docker 用户与 Docker 服务端交互的次要形式。除了应用 docker 命令的形式，还能够应用间接申请 REST API 的形式与 Docker 服务端交互，甚至还能够应用各种语言的 SDK 与 Docker 服务端交互。

runc 是 OCI 容器运行时标准的参考实现，本质上是一个轻量级的、针对 Libcontainer 进行了包装的命令行交互工具 （Libcontainer 取代了晚期 Docker 架构中的 LXC）。艰深地讲，runc 是一个用来运行容器的轻量级工具，是真正用来运行容器的。

containerd 是 Docker 服务端的一个外围组件，它是从 dockerd 中剥离进去的，它的次要工作是容器的生命周期治理——start | stop | pause | rm….。随着工夫的推移，它被赋予了更多的性能，比方镜像治理。

containerd 位于 dockerd 和 runc 所在的 OCI 层之间，通过 containerd-shim 启动并治理 runc。Kubernetes 也能够通过 cri-containerd 应用 containerd，在 Kubernetes 中，containerd 是一个很受欢迎的容器运行时。

shim 是实现无 daemon 的容器（用于将运行中的容器与 containerd 解耦，以便进行 dockerd 降级等操作）不可或缺的工具。

containerd 通过指挥 runc 来创立新容器。事实上，每次创立容器时它都会 fork 一个新的 runc 实例。不过，一旦容器创立结束，对应的 runc 过程就会退出。因而，即便运行上百个容器，也毋庸放弃上百个运行中的 runc 实例。一旦容器过程的父过程 runc 退出，相关联的 containerd-shim 过程就会成为容器的父过程。

作为容器的父过程，shim 的局部职责如下：

放弃所有 STDIN 和 STDOUT 流是开启状态，从而当 dockerd 重启的时候，容器不会因为管道（pipe）的敞开而终止。
将容器的退出状态反馈给 dockerd。

延长浏览：从 docker 到 runC

首先通过以下命令来启动一个 busybox 容器：

$ docker run -d busybox sleep 3600

容器启动后，通过以下命令查看一下 dockerd 的 PID：

$ sudo ps aux |grep dockerd


root      4147  0.3  0.2 1447892 83236 ?       Ssl  Jul09 245:59 /usr/bin/dockerd

通过下面的输入后果能够得悉 dockerd 的 PID 为 4147。为了 Docker 各组件之间的调用关系，上面应用 pstree 命令查看一下过程父子关系：

$ sudo pstree -l -a -A 4147


dockerd


  |-containerd --config /var/run/docker/containerd/containerd.toml --log-level info


  |   |-containerd-shim -namespace moby -workdir /var/lib/docker/containerd/daemon/io.containerd.runtime.v1.linux/moby/d14d20507073e5743e607efd616571c834f1a914f903db6279b8de4b5ba3a45a -address /var/run/docker/containerd/containerd.sock -containerd-binary /usr/bin/containerd -runtime-root /var/run/docker/runtime-runc


  |   |   |-sleep 3600

事实上，dockerd 启动的时候，containerd 就随之启动了，dockerd 与 containerd 始终存在。当执行 docker run 命令（通过 busybox 镜像创立并启动容器）时，containerd 会创立 containerd-shim 充当“垫片”过程，而后启动容器的真正过程 sleep 3600。这个过程和架构图是完全一致的。

外围概念

镜像

容器

仓库

架构

Docker 客户端

runc

containerd

shim

各组件之间的关系