Docker源码分析

内容概要

孙宏亮

硕士，浙江大学毕业，现为DaoCloud软件工程师，主要负责企业级容器云平台的研发工作。数年来一直从事云计算、PaaS领域的研究与实践，是国内较早一批接触Docker的先行者，同时也是Docker技术的推广者。

书籍目录

目录

赞誉

序

前言

第1章　Docker架构
1

1.1　引言
1

1.2　Docker总架构图
2

1.3　Docker各模块功能与实现分析
3

1.3.1　Docker Client
4

1.3.2　Docker Daemon
4

1.3.3　Docker Registry
6

1.3.4　Graph
7

1.3.5　Driver
7

1.3.6　libcontainer
10

1.3.7　Docker Container
10

1.4　Docker运行案例分析
11

1.4.1　docker pull
11

1.4.2　docker run
12

1.5　总结
14

第2章　Docker Client创建与命令执行
15

2.1　引言
15

2.2　创建Docker Client
16

2.2.1　Docker命令的flag参数解析
17

2.2.2　处理flag信息并收集Docker Client的配置信息
20

2.2.3　如何创建Docker Client
22

2.3　Docker命令执行
24

2.3.1　Docker Client解析请求命令
24

2.3.2　Docker Client执行请求命令
25

2.4　总结
27

第3章　启动Docker Daemon
28

3.1　引言
28

3.2　Docker Daemon的启动流程
29

3.3　mainDaemon()的具体实现
30

3.3.1　配置初始化
30

3.3.2　flag参数检查
32

3.3.3　创建engine对象
33

3.3.4　设置engine的信号捕获
34

3.3.5　加载builtins
35

3.3.6　使用goroutine加载daemon

对象并运行
38

3.3.7　打印Docker版本及驱动信息
41

3.3.8　serveapi的创建与运行
42

3.4　总结
42

第4章　Docker Daemon之NewDaemon实现
43

4.1　引言
43

4.2　NewDaemon具体实现
44

4.3　应用配置信息
45

4.3.1　配置Docker容器的MTU
45

4.3.2　检测网桥配置信息
46

4.3.3　查验容器间的通信配置
46

4.3.4　处理网络功能配置
47

4.3.5　处理PID文件配置
47

4.4　检测系统支持及用户权限
48

4.5　配置工作路径
49

4.6　加载并配置graphdriver
49

4.6.1　创建graphdriver
49

4.6.2　验证btrfs与SELinux的兼容性
51

4.6.3　创建容器仓库目录
51

4.6.4　迁移容器至aufs类型
51

4.6.5　创建镜像graph
52

4.6.6　创建volumesdriver以及volumes graph
53

4.6.7　创建TagStore
53

4.7　配置Docker Daemon网络环境
54

4.7.1　创建Docker网络设备
55

4.7.2　启用iptables功能
55

4.7.3　启用系统数据包转发功能
56

4.7.4　创建DOCKER链
56

4.7.5　注册处理方法至Engine
57

4.8　创建graphdb并初始化
57

4.9　创建execdriver
58

4.10　创建daemon实例
59

4.11　检测DNS配置
60

4.12　启动时加载已有Docker容器
61

4.13　设置shutdown的处理方法
61

4.14　返回daemon对象实例
62

4.15　总结
62

第5章　Docker Server的创建
63

5.1　引言
63

5.2　Docker Server创建流程
63

5.2.1　创建名为“serveapi”的Job
64

5.2.2　配置Job环境变量
64

5.2.3　运行Job
65

5.3　ServeApi运行流程
65

5.4　ListenAndServe实现
68

5.4.1　创建router路由实例
69

5.4.2　创建listener监听实例
74

5.4.3　创建http.Server
74

5.4.4　启动API服务
75

5.5　总结
75

第6章　Docker Daemon网络
76

6.1　引言
76

6.2　Docker Daemon网络介绍
77

6.3　Docker Daemon网络配置接口
78

6.4　Docker Daemon网络初始化
79

6.4.1　启动Docker Daemon传递flag参数
80

6.4.2　解析网络flag参数
80

6.4.3　预处理flag参数
80

6.4.4　确定Docker网络模式
81

6.5　创建Docker网桥
82

6.5.1　提取环境变量
83

6.5.2　确定Docker网桥设备名
83

6.5.3　查找bridgeIface网桥设备
83

6.5.4　bridgeIface已创建
84

6.5.5　bridgeIface未创建
85

6.5.6　获取网桥设备的网络地址
88

6.5.7　配置Docker Daemon的iptables
88

6.5.8　配置网络设备间数据报转发功能
88

6.5.9　注册网络Handler
89

6.6　总结
89

第7章　Docker容器网络
90

7.1　引言
90

7.2　Docker容器网络模式
93

7.2.1　bridge桥接模式
93

7.2.2　host模式
95

7.2.3　other container模式
96

7.2.4　none模式
97

7.3　Docker Client配置容器网络模式
97

7.3.1　使用Docker Client
98

7.3.2　runconfig包解析
98

7.3.3　CmdRun执行
102

7.4　Docker Daemon创建容器网络流程
103

7.4.1　创建容器之网络配置
103

7.4.2　启动容器之网络配置
105

7.5　execdriver网络执行流程
111

7.5.1　创建libcontainer的Config对象
112

7.5.2　调用libcontainer的namespaces启动容器
116

7.6　libcontainer实现内核态网络配置
117

7.6.1　创建exec.Cmd
118

7.6.2　启动exec.Cmd创建进程
119

7.6.3　为容器进程初始化网络环境
120

7.7　总结
122

第8章　Docker镜像
123

8.1　引言
123

8.2　Docker镜像介绍
124

8.3　rootfs
124

8.4　Union Mount
125

8.5　image
127

8.6　layer
128

8.7　总结
129

第9章　Docker镜像下载
130

9.1　引言
130

9.2　Docker镜像下载流程
131

9.3　Docker Client
131

9.3.1　解析镜像参数
132

9.3.2　配置认证信息
136

9.3.3　发送API请求
137

9.4　Docker Server
138

9.4.1　解析请求参数
138

9.4.2　创建并配置Job
139

9.4.3　触发执行Job
139

9.5　Docker Daemon
140

9.5.1　解析Job参数
140

9.5.2　创建session对象
141

9.5.3　执行镜像下载
142

9.6　总结
147

第10章　Docker镜像存储
149

10.1　引言
149

10.2　镜像注册
150

10.3　验证镜像ID
151

10.4　创建镜像路径
152

10.4.1　创建mnt、diff和layers子目录
153

10.4.2　挂载祖先镜像并返回根目录
155

10.5　存储镜像内容
157

10.5.1　解压镜像内容
158

10.5.2　收集镜像大小并记录
160

10.5.3　存储jsonData信息
161

10.6　注册镜像ID
162

10.7　总结
163

第11章　docker build实现
164

11.1　引言
164

11.2　docker build执行流程
165

11.2.1　Docker Client与docker build
166

11.2.2　Docker Server与docker build
170

11.2.3　Docker Daemon与docker build
171

11.3　Dockerfile命令解析流程
174

11.4　Dockerfile命令分析
177

11.4.1　FROM命令
177

11.4.2　RUN命令
178

11.4.3　ENV命令
182

11.5　总结
182

第12章　Docker容器创建
183

12.1　引言
183

12.2　Docker容器运行流程
184

12.3　Docker Daemon创建容器对象
185

12.3.1　LookupImage
186

12.3.2　CheckDepth
188

12.3.3　mergeAndVerifyConfig
188

12.3.4　newContainer
189

12.3.5　createRootfs
190

12.3.6　ToDisk
190

12.3.7　Register
191

12.4　Docker Daemon启动容器
191

12.4.1　setupContainerDns
192

12.4.2　Mount
193

12.4.3　initializeNetworking
194

12.4.4　verifyDaemonSetting
194

12.4.5　prepareVolumesForContainer
195

12.4.6　setupLinkedContainers
196

12.4.7　setupWorkingDirectory
199

12.4.8　createDaemonEnvironment
199

12.4.9　populateCommand
200

12.4.10　setupMountsForContainer
200

12.4.11　waitForStart
201

12.5　总结
202

第13章　dockerinit启动
203

13.1　引言
203

13.2　dockerinit介绍
204

13.2.1　dockerinit初始化内容
204

13.2.2　dockerinit与Docker Daemon
204

13.3　dockerinit执行入口
205

13.3.1　createCommand分析
205

13.3.2　namespace.exec
207

13.4　dockerinit运行
208

13.4.1　reexec.Init()的分析
208

13.4.2　dockerinit的执行流程
210

13.5　libcontainer的运行
211

13.5.1　Docker Daemon设置cgroups参数
213

13.5.2　Docker Daemon创建网络栈资源
213

13.5.3　dockerinit配置网络栈
213

13.5.4　dockerinit初始化mount namespace
215

13.5.5　dockerinit完成namespace配置
215

13.5.6　dockerinit执行用户命令Entrypoint
217

13.6　总结
218

第14章　libcontainer介绍
219

14.1　引言
219

14.2　Docker、libcontainer以及LXC的关系
220

14.3　libcontainer模块分析
221

14.3.1　namespace
221

14.3.2　cgroup
224

14.3.3　网络
225

14.3.4　挂载
226

14.3.5　设备
227

14.3.6　nsinit
227

14.3.7　其他模块
227

14.4　总结
228

第15章　Swarm架构设计与实现
229

15.1　引言
229

15.2　Swarm架构
230

15.2.1　Swarm Node
231

15.2.2　Docker Node
231

15.2.3　node discovery
231

15.2.4　scheduler
232

15.3　Swarm命令
232

15.3.1　swarm create
232

15.3.2　swarm manage
232

15.3.3　swarm join
233

15.3.4　swarm list
234

15.4　总结
234

第16章　Machine架构设计与实现
235

16.1　引言
235

16.2　Machine架构
236

16.2.1　Machine
237

16.2.2　Store
237

16.2.3　Host
237

16.2.4　Driver
238

16.2.5　Provisioner
238

16.2.6　Machine运行流程
239

16.3　Machine与Swarm的结合
240

16.4　总结
241

第17章　Compose架构设计与实现
242

17.1　引言
242

17.2　Compose介绍
242

17.3　Compose架构
243

17.4　Compose评价
246

17.4.1　Compose单机能力
246

17.4.2　Compose跨节点能力
247

17.4.3　Compose与Swarm
247

17.5　总结
247

作者简介

本书是一本引导读者深入了解Docker实现原理的技术普及读物，主要目标是通过对Docker架构和源代码的详细讲解和解剖，帮助读者对Docker的底层实现有一个全面的理解。

作者通过大量的流程图和代码片段对Docker的架构、Docker的重要模块，特别是对Swarm、Machine和Compose这三个模块进行了详细介绍和深度剖析，无论是Docker的使用者还是开发者，通过阅读此书都可以对Docker有更深刻的理解，能够更好的使用或者开发Docker。

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