Docker底层原理及源码分析 Docker 架构

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。

4.2.2 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。

4.2.3 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。

Job 的设计者，把 Job 设计得与 Unix 进程相仿。比如说：Job 有一个名称，有参数，有环境变量，有标准的输入输出，有错误处理，有返回状态等。

4.3 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。

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"。

其中，在 Docker 架构中，Docker 可以使用公有的 Docker Registry，即大家熟知的 Docker Hub ，如此一来，Docker 获取容器镜像文件时，必须通过互联网访问 Docker Hub;同时 Docker 也允许用户构建本地私有的 Docker Registry，这样可以保证容器镜像的获取在内网完成。

4.4 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。Graph 的架构如图 4.3。

图 4.3 Graph 架构示意图

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。它仅仅实现了大多数图数据库所拥有的一个小的子集，但是提供了简单的接口表示节点之间的关系。

同时在 Graph 的本地目录中，关于每一个的容器镜像，具体存储的信息有：该容器镜像的元数据，容器镜像的大小信息，以及该容器镜像所代表的具体 rootfs。

4.5 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、networkdriver 和 execdriver。

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。

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。

graphdriver 的架构如图 4.4：

图 4.4 graphdriver 架构示意图

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 的架构如图 4.5：

图 4. 5 networkdriver 架构示意图

（编辑：温州站长网）

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