Docker架构

Docker三大核心部件

• Docker Image （镜像）
  用来创建容器的模版，类似于OOP的类，镜像是只读的。
• Docker Container （容器）
  容器是独立运行的一个或一组应用，类似于OOP的对象；
  完全使用沙箱机制，相互之间无任何接口，性能开销低；
  容器在启动的时候创建一层可写层作为最上层。
• Docker Repository （仓库）
  仓库是集中存放镜像文件的场所，类似于git，包含多个镜像；分为公开仓库和私有仓库，最大的公开仓库是Docker Hub，国内仓库有Docker Pool等；
  仓库注册服务器存放多个仓库，类似于GitHub这样的托管服务器。

Docker整体架构

• Docker使用C/S架构模式，非常松耦合的架构。

Docker整体架构

一般运行流程为：用户在Docker Client端通过命令行发送请求到Docker Daemon，Docker Daemon中的Server收到请求后，Engine会创建一个工作任务job，通过调用Driver模块的各个驱动分别执行不同的任务，比如需要镜像就调用graphdriver从镜像仓库下载镜像，创建容器时也需要调用其它两个驱动来配置网络和创建并维护容器。最后生成运行中的容器或者上传镜像到镜像仓库等。

Docker整体设计

Docker整体设计

Docker 架构内模块分解

• Docker Client
  用户通过Docker Client与Docker Daemon进行通信，利用命令行发送创建镜像、运行容器之类的请求，接收到返回后做简单处理，Client的一次生命周期就结束了。
  Docker Client可以通过以下三种方式和Docker Daemon建立通信：tcp://host:port，unix://path_to_socket和fd://socketfd。
  

  

  Docker Client

• Docker Daemon

Docker Daemon是Docker架构中一个常驻在后台的系统进程，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；然后通过路由与分发调度，找到相应的Handler来执行请求。

Docker Daemon

1. Server
   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。

若Docker Client通过HTTP的形式访问Docker Daemon，创建完mux.Router之后，Docker将Server的监听地址以及mux.Router作为参数，创建一个httpSrv=http.Server{}，最终执行httpSrv.Serve()为请求服务。

在Server的服务过程中，Server在listener上接受Docker Client的访问请求，并创建一个全新的goroutine来服务该请求。在goroutine中，首先读取请求内容，然后做解析工作，接着找到相应的路由项，随后调用相应的Handler来处理该请求，最后Handler处理完请求之后回复该请求。

需要注意的是：Docker Server的运行在Docker的启动过程中，是靠一个名为”serveapi”的job的运行来完成的。原则上，Docker Server的运行是众多job中的一个，但是为了强调Docker Server的重要性以及为后续job服务的重要特性，将该”serveapi”的job单独抽离出来分析，理解为Docker Server。

2. 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。

在Engine数据结构的设计与实现过程中，有一个handler对象。该handler对象存储的都是关于众多特定job的handler处理访问。举例说明，Engine的handler对象中有一项为：{“create”: daemon.ContainerCreate,}，则说明当名为”create”的job在运行时，执行的是daemon.ContainerCreate的handler。

3. 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。例如：在容器内部运行一个进程，这是一个job；创建一个新的容器，这是一个job，从Internet上下载一个文档，这是一个job；包括之前在Docker Server部分说过的，创建Server服务于HTTP的API，这也是一个job，等等。

• Docker Registry
  存储容器镜像的仓库。
  在Docker的运行过程中，Docker Daemon会与Docker Registry通信，并实现搜索镜像、下载镜像、上传镜像三个功能，这三个功能对应的job名称分别为”search”，”pull” 与 “push”。

• Graph

  
  
  

  graph
  
  

  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。
  其中，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
  Driver是Docker架构中的驱动模块。通过Driver驱动，Docker可以实现对Docker容器执行环境的定制。包含管理容器镜像的graphdriver驱动，配置容器内网络环境的networkdriver驱动，execdriver用来创建和维护容器。

1. graphdriver

   
   
   

   graphdriver
   
   

   在graphdriver的初始化过程之前，有4种文件系统或类文件系统在其内部注册，它们分别是aufs、btrfs、vfs和devmapper。而Docker在初始化之时，通过获取系统环境变量”DOCKER_DRIVER”来提取所使用driver的指定类型。而之后所有的graph操作，都使用该driver来执行。

2. networkdriver

   
   
   

   networkdriver
   
   

   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；Docker容器创建时为其创建专属虚拟网卡设备；以及为Docker容器分配IP、端口并与宿主机做端口映射，设置容器防火墙策略等。networkdriver的架构如下图。

3. execdriver

   
   
   

   execdriver
   
   

   execdriver是执行驱动，负责容器内部进程的真正运行。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等。默认使用native驱动，不依赖于LXC，具体体现在Daemon启动过程中加载的ExecDriverflag参数。这可以认为是Docker在1.2版本上一个很大的改变，或者说Docker实现跨平台的一个先兆。

• libcontainer

  
  
  

  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。
  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。
  由于libcontainer使用Go这种跨平台的语言开发实现，且本身又可以被上层多种不同的编程语言访问，因此很难说，未来的Docker就一定会紧紧地和Linux捆绑在一起。

• Docker Container
  运行应用程序的特定容器，是容器服务的交付实体。

  
  
  

  container

参考
https://blog.csdn.net/yanhongbin1993/article/details/81436849
https://www.cnblogs.com/zuxing/articles/8717415.html
https://www.runoob.com/docker/docker-architecture.html