Docker架构的工作原理
对Docker不太熟悉的朋友可以参考博文:Docker简介及安装配置详解
首先Docker是基于Go语言进行开发的,而且是基于C/S结构进行工作的,如图:
从图中可以看出:
(1)用户是使用Docker Client与Docker Daemon建立通信,并发送请求给后者;
(2)Docker Daemon作为Docker架构中的主体部分,首先提供Server的功能使其可以接受Docker Client的请求;而后Engine(引擎)执行Docker内部的一系列工作,每一项工作都是以一个Job的形式存在;
(3)Job的运行过程中,当需要容器镜像时,则从Docker Registry(docker仓库)中下载镜像,并通过graphdriver(镜像管理驱动)将下载镜像以Graph(图像)的形式存储;当需要为Docker创建网络环境时,通过networkdriver(网络管理驱动)创建并配置Docker容器网络环境;当需要限制Docker容器运行资源或执行用户指令等操作时,则通过execdriver(执行管理驱动)来完成。
(4)libcontainer(容器库)是一项独立的容器管理包,networkdriver以及execdriver都是通过libcontainer来实现具体对容器进行的操作。当执行完运行容器的命令后,一个实际的Docker容器就处于运行状态,该容器拥有独立的文件系统,独立并且安全的运行环境等。
各个模块的功能
(1)docker client
docker client是docker架构中用户用来和docker daemon建立通信的客户端,用户可以通过dicker命令行工具发起众多管理docker container的请求。
docker client发送容器管理请求后,由docker daemon接受并处理请求,当docker client接收到返回的请求相应并简单处理后,docker client一次完整的生命周期就已经结束了。
(2)docker daemon
docker daemon 是docker架构中一个常驻在后台的系统进程,功能就是:接收处理docker client发送的请求。该守护进程在后台启动一个server,server负载接受docker client发送的请求;接受请求后,server通过路由与分发调度,找到相应的handler(处理器)来执行请求。
(3)docker server
docker server在docker架构中是专门服务于docker client的server,该server的功能就是:接受并调度分发docker client发送的请求。
(4)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。
(5)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。
(6)docker registry
Docker Registry是一个存储容器镜像的仓库。而容器镜像是在容器被创建时,被加载用来初始化容器的文件架构与目录。
(7)Graph
Graph在Docker架构中扮演已下载容器镜像的保管者,以及已下载容器镜像之间关系的记录者。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。
(8)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。由于Docker运行的生命周期中,并非用户所有的操作都是针对Docker容器的管理,另外还有关于Docker运行信息的获取,Graph的存储与记录等。因此,为了将Docker容器的管理从Docker Daemon内部业务逻辑中区分开来,设计了Driver层驱动来接管所有这部分请求。
在Docker Driver的实现中,可以分为以下三类驱动:
- graphdriver主要用于完成容器镜像的管理,包括存储与获取。即当用户需要下载指定的容器镜像时,graphdriver将容器镜像存储在本地的指定目录;同时当用户需要使用指定的容器镜像来创建容器的rootfs时,graphdriver从本地镜像存储目录中获取指定的容器镜像;
- 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;
- execdriver作为Docker容器的执行驱动,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,负责容器内部进程的真正运行等。在execdriver的实现过程中,原先可以使用LXC驱动调用LXC的接口,来操纵容器的配置以及生命周期,而现在execdriver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,该参数在配置文件已经被设为”native”;
(9)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。
(10)docker container
Docker container(Docker容器)是Docker架构中服务交付的最终体现形式。Docker按照用户的需求与指令,订制相应的Docker容器。用户通过指定容器镜像,使得Docker容器可以自定义rootfs等文件系统; 用户通过指定计算资源的配额,使得Docker容器使用指定的计算资源; 用户通过配置网络及其安全策略,使得Docker容器拥有独立且安全的网络环境; 用户通过指定运行的命令,使得Docker容器执行指定的工作。
如果想对Docker有更加深入的研究可以参考博文:Docker架构原理及简单使用
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