Docker各模块功能与实现分析

Docker背景：

Docker借助操作系统层的虚拟化实现资源的隔离，因此Docker容器在运行时与虚拟机（VM）的运行有很大的区别，Docker容器与宿主机共享同一个操作系统，不会有额外的操作系统开销。这样的优势很明显，因而大大提高了资源利用率，并且提升了I/O等方面的性能。

Docker各模块功能与实现分析

Docker Client

Docker Client是Docker架构中用户与Docker Daemon建立通信的客户端。在一台安装有Docker的机器上，用户可以使用可执行文件docker作为Docker Client，发起众多Docker容器的管理请求。

Docker Daemon(后台守护进程)

Docker Server、Engine和Job。

Docker Daemon是Docker架构中一个常驻在后台的系统进程。

•接收并处理Docker Client发送的请求

•管理所有的Docker容器

运行逻辑：

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。

1.Docker Server Docker Server在Docker架构中专门服务于Docker Client，它的功能是接收并调度分发Docker Client发送的请求。需要注意的是：Docker Server在Docker的启动过程中运行，通过一个名为“serverapi”的Job来实现。

2.Engine Engine是Docker架构中的运行引擎，同时也是Docker运行的核心模块。Engine存储着大量的容器信息，同时管理着Docker大部分Job的执行。换言之，Docker中大部分任务的执行都需要Engine协助，并通过Engine匹配相应的Job来执行。除了管理容器之外，Engine还接管Docker Daemon的某些特定任务。当Docker Daemon遭遇到自身进程需要退出的情况时，Engine还负责完成Docker Daemon推出前的所有善后工作。

3.Job Job可以认为是Docker架构中Engine内部最基本的工作执行单元。Docker Daemon可以完成的每一项工作都会呈现为一个Job。对于Job而言，定义完毕之后，运行才能完成Job自身真正的使命。Job的运行函数Run()则用以执行Job本身。

Docker Registry(容器镜像)

Docker Registry是一个存储容器镜像（Docker Image）的仓库。容器镜像（Docker Image）是容器创建时用来初始化容器rootfs的文件系统内容。Docker Registry将大量的容器镜像汇集在一起，并为分散的Docker Daemon提供镜像服务。

Graph(容器保管者，存储)

Graph在Docker架构中扮演的角色是容器镜像的保管者。

Driver(驱动类，运行载体)

Docker Driver的实现可以分为以下三类驱动：graphdriver、newworkdriver和execdriver

Driver是Docker架构中的驱动模块。通过Driver驱动，Docker可以实现对Docker容器运行环境的定制，定制的维度主要有网络环境、存储方式以及容器执行方式。需要注意的是，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，同时包括用户对Docker运行信息的获取，还包括Docker对Graph的存储与记录等。

libcontainer(系统调用的核心库)

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系统调用。

libcontainer提供了一整套标准的接口来满足上层对容器管理的需求。或者说，libcontainer屏蔽了Docker上层对容器的直接管理。又由于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一定会与Linux平台紧紧捆绑在一起。

Docker Container(与用于实际打交道)

Docker Container（Docker容器）是Docker架构中服务交付的最终体现形式。

1.通过指定容器镜像，使得Docker容器可以自定义rootfs等文件系统。

2.通过指定物理资源的配额，如CPU、内存等，使得Docker容器使用受限的物理资源。

3.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。

4.通过指定容器的运行命令，使得Docker容器执行指定的任务。

Docker Hub

官方提供regestry(repo)

常用命令：

docker pull

docker run

docker search

docker ps

docker exec

docker tag

Swarm:

Docker集群管理和编排的特性是通过SwarmKit进行构建的， 其中Swarm mode是Docker Engine内置支持的一种默认实现.

特性：

•集群管理集成进Docker Engine

•去中心化设计

•声明式服务模型（Declarative Service Model）

•服务扩容缩容

•协调预期状态与实际状态的一致性

•多主机网络

•服务发现

•负载均衡

•安全策略

•滚动更新（Rolling Update）

管理Swarm Node

Swarm支持设置一组Manager Node，通过支持多Manager Node实现HA。

通过上图可以看到，Swarm使用了Raft协议来保证多个Manager之间状态的一致性。

（1）Node状态变更管理

•设置Manager Node只具有管理功能

•对服务进行停机维护，可以修改AVAILABILITY为Drain状态

•暂停一个Node，然后该Node就不再接收新的Task

•恢复一个不可用或者暂停的Node

（2）给Node添加标签元数据

每个Node的主机配置情况可能不同，比如有的适合运行CPU密集型应用，有的适合运行IO密集型应用，Swarm支持给每个Node添加标签元数据

（3）Node提权/降权

改变Node的角色，Worker Node可以变为Manager Node

（4）退出Swarm集群

Service、Task、Container（容器）

YARN:

Docker 基于 Linux Container 技术整合了一组易用的接口用于构建非常轻量级的虚拟机。Docker Container Executor（DCE）使得 Yarn Node Manager 服务可以将其 container 进程运行在 Docker 容器中。

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