Docker容器技术-基础与架构

一、什么是容器

容器是对应用程序及其依赖关系的封装。

1.容器的优点

容器与主机的操作系统共享资源，提高了效率，性能损耗低
容器具有可移植性
容器是轻量的，可同时运行数十个容器，模拟分布式系统
不必花时间在配置和安装上，无需担心系统的改动，以及依赖关系是否满足

2.容器与虚拟机
运行在同一主机的3个虚拟机

运行在同一主机的3个容器

区别：
A.容器只能运行与主机一样的内核
B.程序库可以共用
C.容器中执行的进程与主机的进程等价（没有虚拟机管理程序的损耗）
D.隔离能力，虚拟机更高（将容器运行在虚拟机中）

3.容器与Docker
Docker利用现有的Linux容器技术，以不同方式将其封装及扩展（通过提供可移植的镜像及友好的接口），来创建及发布方案。

两部分：

负责创建与运行容器的Docker引擎
用来发布容器的云服务Docker Hub

二、Docker架构

1.总架构

主要模块：
DockerClient（与Daemon建立通信，发起容器的管理请求）
DockerDaemon（接收Client请求，处理请求）
Docker Regisrty（镜像管理）
Graph（存储镜像）
Drvier（镜像管理驱动）
libcontainer（系统内核特性，提供完整、明确的接口给Daemon）
Docker Container

2.各模块功能及实现
1）Docker Client
Docker架构中用户与Docker Daemon建立通信的客户端。
用户可以使用可执行文件docker作为Docker Client，发起Docker容器的管理请求。

三种方式建立通信：
tcp://host:port
unix://path_to_socket
fd://socketfd

Docker Client发送容器管理请求后，请求由Docker Daemon接收并处理，当Docker Client接收到返回的请求响应并做简单处理后，Docker Client一次完整的生命周期就结束了。

2）Docker Daemon
常驻在后台的系统进程。

主要作用：
接收并处理Docker Client发送的请求
管理所有的Docker容器

Docker Daemon运行时，会在后台启动一个Server，Server负责接收Docker Client发送的请求；接收请求后，Server通过路由与分发调度，找到相应的Handler来处理请求。

三部分组成：
A.Docker Server
专门服务于Docker Client，接收并调度分发Client请求。

Server通过包gorilla/mux创建mux。Router路由器，提供请求的路由功能，每一个路由项由HTTP请求方法（PUT、POST、GET、DELETE）、URL和Handler组成。

每一个Client请求，Server均会创建一个全新的goroutine来服务，在goroutine中，Server首先读取请求内容，然后做请求解析工作，接着匹配相应的路由项，随后调用相应的Handler来处理，最后Handler处理完请求后给Client回复响应。

B.Engine
核心模块，运行引擎。
存储着大量容器信息，管理着Docker大部分Job的执行。

handlers对象：
存储众多特定Job各自的处理方法handler。
例如：
{"create":daemon.ContainerCreate,}
当执行名为"create"的Job时，执行的是daemon.ContainerCreate这个handler。

C.Job
Engine内部最基本的执行单元，Daemon完成的每一项工作都体现为一个Job。

3）Docker Registry
存储容器镜像（Docker Image）的仓库。
Docker Image是容器创建时用来初始化容器rootfs的文件系统内容。

主要作用：

搜索镜像
下载镜像
上传镜像

方式：

公有Registry
私有Registry

4）Graph
容器镜像的保管者。

5）Driver
驱动模块，通过Driver驱动，Docker实现对Docker容器运行环境的定制，定制的维度包括网络、存储、执行方式。

作用：
将与Docker容器有关的管理从Daemon的所有逻辑中区分开。

实现：
A.graphdriver
用于完成容器镜像管理。

初始化前的四种文件系统或类文件系统的驱动在Daemon中注册：
aufs、btrfs、devmapper用于容器镜像的管理
vfs用于容器volume的管理

B.networkdriver
完成Docker容器网络环境的配置。

C.execdriver
执行驱动，负责创建容器运行时的命名空间，负责容器资源使用的统计与限制，负责容器内部进程的真正运行等。
Daemon启动过程中加载ExecDriverflag参数在配置文件中默认设为native。

6）libcontainer
使用Go语言设计的库，不依靠任何依赖，直接访问内核中与容器相关的系统调用。

7）Docker Container
服务交付的最终体现。

用户对Docker容器的配置：

通过指定容器镜像，使得Docker容器可以自定义rootfs等文件系统；
通过指定物理资源的配额，使得Docker容器使用受限的资源；
通过配置容器网络及其安全策略，使得Docker容器拥有独立且安全的网络环境；
*通过指定容器的运行命令，使得Docker容器执行指定的任务。