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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