Docker架构设计分析

Posted 2020-10-05 慢慢走向CEO

Docker Engine

是一个C/S的程序，由以下主要组件

服务端是一个长时运行的叫做守护进程的程序（dockerd  命令），

REST API是具体处理程序与守护进程交互并调用它的一系列接口，

CLI是命令行交换接口（docker 命令）

CLI通过脚本或者直接的命令使用 REST API 去控制或者交互守护进程。

daemon 创建和管理Docker 对象，例如镜像、容器、网络、存储卷

Docker architecture

守护进程

（dockerd）监听API请求和管理Docker 对象，例如镜像、容器、网络和存储。一个守护进程可以与其他的交互用来管理Docker services

客户端

（docker）是用户与Docker交互的主要方式。当你使用命令，例如docker run时，客户端发送此命令到守护进程，并将结果返回给你。当然，命令通过API中转的。

Docker 注册中心

存储镜像用的，Docker Hub and Docker Cloud是公开的注册中心，并且是默认配置从Docker Hub查找Image。你可以配置自己私有的注册中心。

Docker 对象

 当你使用Docker时，其实你是在创建和使用一些对象，如下：

镜像

镜像用来创建容器并包含指令的只读模板。通常一个镜像是从另外一个添加自定义内容而来的。你可以创建自己的镜像或者仅仅是使用别人在注册中心发布的。要创建自己的镜像，你只需要用使用简单的语法创建一个Dockerfile以定义必要的创建和使用它的配置。

Dockerfile 的每个指令都会在镜像中创建一个层。当你修改Dockerfile 并重新构建你镜像时，只有修改的部分才会重新构建。这一点是相对于其他虚拟化技术，能够让image做到轻量级、更快、更小的一部分原因。

容器是一组镜像的实例。你可以使用Docker API 或者 CLI. 来创建、运行、停止、移动、删除一个容器。你可以使用一个或多个网络来连接它，还可以给它附加存储、甚至基于当前状态创建新的镜像、默认条件下，容器可以把相关性从其他容器或者宿主主机中隔离的非常好，重要的是，你可以对容器的网络、存储等其他子系统的隔离性进行控制。

一个容器有镜像已经你提供的配置来定义的，当你创建或使用它的时候。当一个容器停止后，对它状态的任何没有持久化的改变都会消失。例如docker run 命令

$ docker run -i -t ubuntu /bin/bash
当你运行这条命令时，会发生以下事情。
1如果你本地没有ubuntu镜像，会自动从注册中心拉取下来，跟你手工拉取docker pull ubuntu一摸一样的效果。
2Docker创建了一个新的容器，和你手工执行docker create一摸一样的效果。
3Docker分配一个读写的文件系统给容器，作为最上层。这样就可以让运行中的容器在本地文件系统中来创建或修改文件和目录。
4Docker创建一个网络接口把容器连接至默认网络中，如果你没有进行网络配置的话。其中包含分配IP地址。通常容器可以使用宿主的网络来连接至外部网络
5Docker启动容器并执行/bin/bash。.因为使用了（-i and -t），所以可以在当前终端下与其交互。
6当你使用（exit）命令，容器只是停止工作，但并不会被移除，你可以再次启动或者删除。
服务
允许你通过多个多个守护进程来扩展容器，而这些容器可以设置管理和工作角色来作为集群运行。集群的每个成员都是一个守护进程，之间可以通过API层来交互。
每个服务都允许你定义自己的设置，例如副本数量。默认的，服务对于所有工作节点采用了负载均衡。在消费者看来，每个Docker 服务都是一个应用。
依赖技术
Docker是用Go语言编写，充分利用了Linux的一些内核特性来支持它的功能。
命名空间
Docker 底层使用了 namespaces 来提供叫做container的隔离空间。当你使用一个容器，Docker 底层给它创建了一系列的namespaces

这些命名空间提供了一层隔离。容器的每个方面都独立运行在各自受限的命名空间。
Docker引擎在Linux上面使用了以下几个
pid--进程隔离；
net--控制网络接口；
ipc--控制对IPC资源的访问（IPC：进程内的交互）；
mnt--控制文件系统；
uts--隔离内核和版本标识；
控制组
是用来将应用限制在特定的一组资源上面。它能让引擎分享硬件资源和可选地执行限制和约束。例如你可以对某个容器限制可用内存。
联合文件系统
是一种通过创建层来走操作的文件系统，使得它们更轻量和快速。引擎使用UnionFS 来提供容器的构造块。引擎能够使用多个UnionFS 的变种类型AUFS, btrfs, vfs, and DeviceMapper.
容器格式
是引擎对命名空间、组控制、联合文件系统的包装。默认的容器格式是libcontainer。