Docker工作原理

Docker架構的工作原理

對Docker不太熟悉的朋友可以參考博文：Docker簡介及安裝配置詳解
首先Docker是基于Go語言進行開發的，而且是基于C/S結構進行工作的，如圖：

從圖中可以看出：
（1）用戶是使用Docker Client與Docker Daemon建立通信，并發送請求給后者；
（2）Docker Daemon作為Docker架構中的主體部分，首先提供Server的功能使其可以接受Docker Client的請求；而后Engine（引擎）執行Docker內部的一系列工作，每一項工作都是以一個Job的形式存在；
（3）Job的運行過程中，當需要容器鏡像時，則從Docker Registry（docker倉庫）中下載鏡像，并通過graphdriver（鏡像管理驅動）將下載鏡像以Graph（圖像）的形式存儲；當需要為Docker創建網絡環境時，通過networkdriver（網絡管理驅動）創建并配置Docker容器網絡環境；當需要限制Docker容器運行資源或執行用戶指令等操作時，則通過execdriver（執行管理驅動）來完成。
（4）libcontainer（容器庫）是一項獨立的容器管理包，networkdriver以及execdriver都是通過libcontainer來實現具體對容器進行的操作。當執行完運行容器的命令后，一個實際的Docker容器就處于運行狀態，該容器擁有獨立的文件系統，獨立并且安全的運行環境等。

各個模塊的功能

（1）docker client

docker client是docker架構中用戶用來和docker daemon建立通信的客戶端，用戶可以通過docker命令行工具發起眾多管理docker container的請求。

docker client發送容器管理請求后，由docker daemon接受并處理請求，當docker client接收到返回的請求相應并簡單處理后，docker client一次完整的生命周期就已經結束了。

（2）docker daemon

docker daemon 是docker架構中一個常駐在后臺的系統進程，功能就是：接收處理docker client發送的請求。該守護進程在后臺啟動一個server，server負載接受docker client發送的請求；接受請求后，server通過路由與分發調度，找到相應的handler（處理器）來執行請求。

（3）docker server

　docker server在docker架構中是專門服務于docker client的server，該server的功能就是：接受并調度分發docker client發送的請求。

（4）engine

Engine是Docker架構中的運行引擎，同時也Docker運行的核心模塊。它扮演Docker container存儲倉庫的角色，并且通過執行job的方式來操縱管理這些容器。

（5）job

一個Job可以認為是Docker架構中Engine內部最基本的工作執行單元，Docker可以做的每一項工作，都可以抽象為一個job。

（6）docker registry

Docker Registry是一個存儲容器鏡像的倉庫。而容器鏡像是在容器被創建時，被加載用來初始化容器的文件架構與目錄。

（7）Graph

Graph在Docker架構中扮演已下載容器鏡像的保管者，以及已下載容器鏡像之間關系的記錄者。一方面，Graph存儲著本地具有版本信息的文件系統鏡像，另一方面也通過GraphDB記錄著所有文件系統鏡像彼此之間的關系。

（8）driver

Driver是Docker架構中的驅動模塊。通過Driver驅動，Docker可以實現對Docker容器執行環境的定制。由于Docker運行的生命周期中，并非用戶所有的操作都是針對Docker容器的管理，另外還有關于Docker運行信息的獲取，Graph的存儲與記錄等。因此，為了將Docker容器的管理從Docker Daemon內部業務邏輯中區分開來，設計了Driver層驅動來接管所有這部分請求。

在Docker Driver的實現中，可以分為以下三類驅動：

• graphdriver主要用于完成容器鏡像的管理，包括存儲與獲取。即當用戶需要下載指定的容器鏡像時，graphdriver將容器鏡像存儲在本地的指定目錄；同時當用戶需要使用指定的容器鏡像來創建容器的rootfs時，graphdriver從本地鏡像存儲目錄中獲取指定的容器鏡像；
• networkdriver的用途是完成Docker容器網絡環境的配置，其中包括Docker啟動時為Docker環境創建網橋；Docker容器創建時為其創建專屬虛擬網卡設備；以及為Docker容器分配IP、端口并與宿主機做端口映射，設置容器防火墻策略等；
• execdriver作為Docker容器的執行驅動，負責創建容器運行命名空間，負責容器資源使用的統計與限制，負責容器內部進程的真正運行等。在execdriver的實現過程中，原先可以使用LXC驅動調用LXC的接口，來操縱容器的配置以及生命周期，而現在execdriver默認使用native驅動，不依賴于LXC。具體體現在Daemon啟動過程中加載的ExecDriverflag參數，該參數在配置文件已經被設為”native”；

（9）libcontainer

libcontainer是Docker架構中一個使用Go語言設計實現的庫，設計初衷是希望該庫可以不依靠任何依賴，直接訪問內核中與容器相關的API。正是由于libcontainer的存在，Docker可以直接調用libcontainer，而最終操縱容器的namespace、cgroups、apparmor、網絡設備以及防火墻規則等。

（10）docker container

Docker container（Docker容器）是Docker架構中服務交付的最終體現形式。Docker按照用戶的需求與指令，訂制相應的Docker容器。用戶通過指定容器鏡像，使得Docker容器可以自定義rootfs等文件系統； 用戶通過指定計算資源的配額，使得Docker容器使用指定的計算資源； 用戶通過配置網絡及其安全策略，使得Docker容器擁有獨立且安全的網絡環境； 用戶通過指定運行的命令，使得Docker容器執行指定的工作。

如果想對Docker有更加深入的研究可以參考博文：Docker架構原理及簡單使用

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