Docker源码分析.html.pdf

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1、赞誉 像谷歌一样部署自己的应用，这是很多软件工程师的梦想。Docker的目标是圆很多人的梦。自从InfoQ推出Docker系列文章，作为操作系统课程教师的我一直在学习并关注Docker的茁壮成长。 当我发现这上面刊登的“Docker源码分析”系列文章的作者居然是我们课程组的研究生助教孙宏亮时，惊喜之情溢于言表。宏亮对Docker的理解十分深刻，他本人是Docker的积极拥护者、倡导者和 贡献者。他在研究生毕业以后投身到了创业公司DaoCloud，去为Docker的梦想开创美好的未来。 最近，我又欣喜地发现，这系列文章以及后续章节即将正式出版成书，有机会同更多的Docker用户、开发者、学习者见

2、面。本书通过分析解读Docker源码，让读者了解Docker的内部结构和实现，以 便更好地使用Docker。该书的内容组织深入浅出，表述准确到位，有大量流程图和代码片段帮助读者理解Docker各个功能模块的流程，是学习Docker开源系统的良师益友。 寿黎旦，浙江大学计算机学院教授 近年来，Docker迅速风靡了云计算世界，但是专门针对Docker的技术实现进行深入分析的文章却相对较少。这一方面由于Docker技术变化很快，源码分析很快会跟不上版本发展；另一方面，对源代 码的解析，需要对整个Docker设计具备全局的视角，才能深入浅出地找到源码中的脉络。 宏亮的这本Docker源码分析，恰如其

3、时的出现，弥补了这个空白，对于希望参与到Docker社区、参与代码贡献或构建自己的Docker应用环境的读者来说，应是一本案头必备书籍。 王兴宇，Linux中国创始人 在崇尚源码至上的工程师文化里，文档介绍、发布会材料都是苍白的，唯有研读源码，才能深刻理解软件背后的原理。与所有其他软件一样，读源码并不是学习Docker最快的途径，但是如果有人通读 源码后给出了详细分析，你就可以轻松地站在巨人的肩膀上。 很高兴看到国内这么快就出版源码分析的书籍。对于所有想在Docker方面进阶和想晋升为高端用户的读者，都值得阅读本书，也希望通过Docker源码分析一书，可以诞生更多的社区贡献者，共 同推动Doc

4、ker的发展。 黄强，华为Docker Committer 值得自豪的是，就在Docker蓬勃发展之际，第一本详尽剖析Docker源码的著作出自国人之手。 本书在每章宏观的流程梳理背后都伴随有更加细致深入的源码分析。无论读者是只想了解使用Docker，还是抱着深入理解Docker并参与社区开发、二次开发的心态，本书都值得一读。 胡科平，华为Docker Committer 这本书从源码的角度对Docker的实现原理进行了深入的探讨和细腻的讲解，将当前热门的容器技术的背后机理讲解得深入浅出明白透彻。无论是Docker的用户还是开发者，通过阅读本书都可以对 Docker有更深刻的理解，能够更好地使

5、用或者开发Docker。 雷继棠，华为Docker Committer Docker已经是一个成长2年时间的云计算技术，它正在以惊人的速度在全球范围内扩张自己的“疆土”。我作为Docker中国区的开发者，非常希望能看到有一本书详细地告诉我，Docker的每一个细 节是如何实现的。所以当我在InfoQ上看到宏亮的“Docker源码分析”专栏时眼前一亮。今天，它终于汇编成书摆在你我的眼前。我希望你能在这本书上学到更多Docker技术的精髓思想，在实战Docker 技术时可以运用自如！ 肖德时，数人科技CTO 我家里的书柜中至今仍然保留着一本Linux内核完全注释，它伴随我很长一段时间，使我受益匪浅

6、。10年之后，当我拿到宏亮的Docker源代码分析草稿，昨日又重现。这本书无论是对学习 Docker，还是掌握Go语言，都是非常好的一手资源。雷锋不常有，大家要支持！ 赵鹏，VisualOps创始人 序 三年前，我在VMware负责Cloud Foundry这一款开源PaaS产品在中国的开发者社区和生态系统建设工作。当时关于Cloud Foundry的中文文档非常少，更不用说有深度的技术干货了，所以当CSDN 上出现了一个专门从底层模块和源码的角度，对Cloud Foundry做深度剖析的系列博客文章时，一下子就引起了我的注意。 经过一番“人肉搜索”，我非常惊奇的发现，这一系列干货的作者孙宏亮

7、，竟然是浙江大学计算系的一年级研究生。当时，VMware跟浙江大学在Cloud Foundry方面有比较深入的合作，浙大计算机 系的SEL实验室，投入了精锐的师资力量，从事分布式系统和新一代PaaS的研究工作。宏亮初入浙江大学，就在这样的氛围下开始了他的研究生求学生涯，应当说是非常幸运的。 宏亮在CSDN上的系列文章，主打“源码分析”，这正是当时开源社区内比较缺少的内容。提笔写“源码分析”，需要一定的勇气，阅读源码需要耗费大量的精力，需要从数十万行代码中整理出清晰 的逻辑，从中抽丝拨茧、概括精华，这是一份非常辛苦的工作。而且，分析源码也需要一些“挑战权威”的精神，不仅仅是简单的代码解析，更需要

8、提炼出自己的观点，甚至敢于发现和纠正一些已有的问 题。 在源码分析方面，宏亮充分体现了“初生牛犊不怕虎”的精神，非常详细地剖析了当时Cloud Foundry的几个主要模块，条理清晰，技术分析准确到位。宏亮这一系列文章帮助了包括一线互联网公司 在内的许多企业了解、认识和最终使用Cloud Foundry，宏亮也借此奠定了他在PaaS社区的“江湖地位”。 从去年开始，Docker的热潮开始波及中国开发者社区。我有幸跟宏亮一起在CSDN主办的第一届Container技术大会上发表联合主题演讲，向来宾介绍Cloud Foundry内部的容器技术实现，以及对 Docker的一些展望。那次大会是一个很重

9、要的里程碑，在那之后，宏亮开始深入研究Docker的底层实现，并在InfoQ连载“Docker源码分析”系列文章。 对PaaS平台的研究越深入，越能够发现和体会Docker对开发和运维的价值。如果说当初的Cloud Foundry模块和源码分析文章，是读研期间的学习笔记，那这次宏亮的Docker源码分析，则是一 个经过了深思熟虑、系统性、结构化的工作。Docker开源项目发展速度非常快，这次在文章连载内容的基础上出书，为了保证内容的准确性和时效性，宏亮补充了大量Docker最新项目的内容，特别是对 Swarm、Machine和Compose这三个模块的开发进展做了紧密的追踪。 这是一本从架构和

10、代码角度讲解Docker底层实现的技术图书，我从连载第一篇开始就对这个系列的文章保持了紧密的关注，也目睹了宏亮在后期整理加工成书过程中的辛勤努力。在Docker源码分 析成书付梓出版之际，非常幸运，能够为宏亮写着一篇推荐序。这本书非常适合以下三类读者学习和阅读。 希望以Docker容器交付软件的程序员。 Docker是未来互联网软件的交付件，这件事随着OCP标准的制定，正在逐渐成为事实。程序员和运维工程师都需要了解Docker的工作方式，尤其是Docker镜像的结构，软件通过Dockerfile打包时的 优化方式等，这些内容在本书中都有非常详细的阐述。 Docker化云计算平台的建设者和维护者

11、。 Docker公司在今年的全球开发者大会上提出了“Production Ready”的口号，有越来越多的互联网公司和传统企业采用Docker来构建开发、测试和运维平台。Docker在网络、存储、安全等领域的细 节，是平台建设者和维护者必须深入了解的部分，这些领域还在不断变化，新的项目也层出不穷，但本书对网络、存储和安全的基本知识和概念，做了非常清晰的介绍，也深入到了底层实现的代码。 Go语言程序员。 即使不在项目中使用Docker，本书也能够为Go语言程序员带来帮助。Docker项目中大量采用了Go语言，尤其是在处理并发场景时，Docker对Go语言的运用可谓出神入化。本书可以帮助Go语言程

12、序 员亲身体验特大型项目中Go语言的威力，以及实战场景中Golang模式和功能的用法。 最后，预祝宏亮在Docker的学习和工作中再创佳绩，也希望读者可以从本书收获知识，开阔眼界。 喻勇 2015年7月13日 前言 Docker是什么 Docker从2013年诞生，短短两年时间就在全球IT技术圈内迅速走红，实乃技术圈内不可忽视的一阵飓风。然而，Docker是什么，Docker带来了什么？ Docker官方如此描述Docker：“Build，Ship，Run.An open platform for distributed applications for developers and sysa

13、dmins”。换言之，Docker为开发者与系统管理者提供了分布式应用 的开放平台，从而可以便捷地构建、迁移与运行分布式应用。 多年来，IT行业中开发与运维一直是两个界限清晰的词。开发工程师专门从事软件的开发工作，最终交付软件代码；运维工程师则部署前者交付的软件，并接管软件的运行与管理。然而，在长时间的 实践过程中，开发与运维分离的方式难免存在弊病，两者职责的过分清晰导致软件效率的降低。随着分布式系统的流行，系统规模越来越大，软件越来越复杂，系统环境配置暴露的问题层出不穷。究其缘 由，还是因为开发人员缺少软件运行环境的认知，而运维人员对软件逻辑所知甚少。在这样的背景下，DevOps横空出世，提

14、倡开发与运维不可分割，协调并进。 Docker无疑是DevOps大潮中最具实践价值的不二法宝。Docker从Linux内核的角度出发，属于轻量级虚拟化技术，有能力秒级提供应用隔离环境，完成云计算时代分布式应用的第一需求“隔离”。 另外，Docker的镜像技术利用联合文件系统的优势，自下至上打包系统软件、系统环境以及软件程序，将运行环境与应用程序灵活地结合，快速运行Docker化的应用程序。同时，可读性极强的 Dockerfile，极大地简化镜像的复杂性，并为镜像的转移与重新构建提供了可能性。 Docker提供轻便的资源分配方式，解决应用运行与系统环境的依赖，弥合应用跨节点迁移的鸿沟，种种特性都

15、表明Docker几乎就是为“云计算”而生的。如今，Docker社区不断扩大并健康发展，多 家国际IT巨头也纷纷宣布支持Docker，这一切更是让全球IT人士对Docker的未来充满信心。 本书的内容 本书是一本引导读者了解Docker实现原理的技术普及书。笔者一直坚信，了解软件或者系统最直接、最透彻的方式就是研读它们的源码。“源码即文档”也是鼓励开发者能更多地从源码的角度去学习 软件或系统的本质。 本书的内容主要集中于3个部分：Docker的架构，Docker的模块，Docker的三驾马车Swarm、Machine以及Compose。 第一部分，主要从宏观的角度和读者一起领略Docker的架构

16、设计，并初步介绍架构中各模块的职责。 第二部分是本书的主体部分，主要针对Docker中多个重要的模块进行具体深入分析，包括：Docker Client、Docker Daemon、Docker Server、Docker网络、Docker镜像、Docker容器等。读者可 以发现，Docker的模块之间耦合度非常低，很适合循序渐进，层层深入。第2章至第8章主要从Docker软件的架构入手，勾勒骨架；第9章至第11章重点讨论Docker镜像技术，夯实基础；第12章至第14章 则进一步分析Docker容器的始末，阐述本质。 第三部分介绍Docker生态三驾马车Swarm、Machine、Compos

17、e。Docker拥有强大的单机能力，三驾马车可以很好地补充Docker的跨主机能力以及部署能力。读者可以通过第15章至第17章感受 Docker生态圈中其他功能强大的软件。 希望本书能够让读者最大化地感受Docker的神奇与魅力。 关于勘误 由于时间与水平都比较有限，因此本书难免会存在一些纰漏和错误。如果读者发现了问题，请及时与我联系。我也会在本书后续的版本中加以改正。我的邮箱是：allen.sundaocloud.io。我非常希 望和大家一起学习与讨论Docker，并共同推动Docker在社区的发展。 致谢 最后，向本书编写过程中给予我巨大帮助的人们表示最诚挚的感谢。感谢我的父母，没有他们的

18、鼓励和支持，此书不可能在如此短的时间内完成。感谢我的母校浙江大学以及SEL实验室的老师与同学 们，是他们在我求学过程中给予无私的指引与帮助。感谢我的同事熊中祥，是他在本书编写过程中提出了很多宝贵的建议，尤其在Machine和Compose部分。感谢我的同事喻勇和冯钊，他们为本书的编写 做了很多沟通与协调工作。最后，还要感谢华章公司的编辑们，她们认真细致的工作，使本书以完美的形式展现给各位读者。 孙宏亮 2015年6月 第1章 Docker架构 1.1 引言 Docker是Linux平台上的一款轻量级虚拟化容器的管理引擎。在全球范围内，Docker还是一个开源项目，整个项目基于Go语言开发，代码

19、托管于GitHub网站上，并遵从Apache 2.0协议。目 前，Docker可以帮助用户在容器内部快速自动化部署应用，并利用Linux内核特性命名空间（namespaces）及控制组（cgroups）等为容器提供隔离的运行环境。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。 众多新颖的特性以及项目本身的开放性，导致Docker在不到两年的时间里迅速获得了诸多厂商的青睐，其中更是包

20、括Google、Microsoft、VMware等行业领航者。Google在2014年6月推出了 Kubernetes，宣布支持Docker容器的调度管理，而2014年8月Microsoft则宣布Azure上支持Kubernetes，随后传统虚拟化巨头VMware宣布与Docker强强合作。2014年9月中旬，Docker更是获得4000 万美元的C轮融资，以推动分布式应用的发展。 目前，Docker的前景被普遍看好。未来的云计算领域乃至整个IT领域，Docker都必将扮演不可或缺的角色。为了帮助大家更好地认识Docker、理解Docker并掌握Docker，本书从Docker源码的角度 出发

21、，详细介绍Docker的架构、Docker的运行以及Docker的特性。本章主要介绍Docker架构。 本书关于Docker的分析均基于Docker 1.2.0版本的源码。 本章目的是在理解Docker源码的基础上分析Docker架构，分析过程主要按照以下三个部分进行： Docker的总架构图。 Docker架构内部各模块功能与实现的分析。 通过具体的Docker命令，阐述Docker的运行流程。 第1章 Docker架构 1.1 引言 Docker是Linux平台上的一款轻量级虚拟化容器的管理引擎。在全球范围内，Docker还是一个开源项目，整个项目基于Go语言开发，代码托管于GitHub网

22、站上，并遵从Apache 2.0协议。目 前，Docker可以帮助用户在容器内部快速自动化部署应用，并利用Linux内核特性命名空间（namespaces）及控制组（cgroups）等为容器提供隔离的运行环境。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。 众多新颖的特性以及项目本身的开放性，导致Docker在不到两年的时间里迅速获得了诸多厂商的青睐，其中更是包括Google、Mi

23、crosoft、VMware等行业领航者。Google在2014年6月推出了 Kubernetes，宣布支持Docker容器的调度管理，而2014年8月Microsoft则宣布Azure上支持Kubernetes，随后传统虚拟化巨头VMware宣布与Docker强强合作。2014年9月中旬，Docker更是获得4000 万美元的C轮融资，以推动分布式应用的发展。 目前，Docker的前景被普遍看好。未来的云计算领域乃至整个IT领域，Docker都必将扮演不可或缺的角色。为了帮助大家更好地认识Docker、理解Docker并掌握Docker，本书从Docker源码的角度 出发，详细介绍Docke

24、r的架构、Docker的运行以及Docker的特性。本章主要介绍Docker架构。 本书关于Docker的分析均基于Docker 1.2.0版本的源码。 本章目的是在理解Docker源码的基础上分析Docker架构，分析过程主要按照以下三个部分进行： Docker的总架构图。 Docker架构内部各模块功能与实现的分析。 通过具体的Docker命令，阐述Docker的运行流程。 1.2 Docker总架构图 作为Linux平台上的一种容器的管理引擎，Docker并不像其他大型分布式系统那样复杂。Docker的源码总量并不多，而且清晰的源码结构使得Docker的学习成本并不高。换言之，Docke

25、r源码的学习 过程并不枯燥，我们可以从中学到很多东西，如Go语言的运用、Docker架构的设计原理等。Docker对用户而言是一个简单的C/S架构，用户通过客户端与服务器端建立通信，而Docker的后端是一个松耦 合的架构，架构中的模块各司其职、有机组合，支撑着Docker运行。 Docker的总架构如图1-1所示。架构中主要的模块有：DockerClient、DockerDaemon、Docker Registry、Graph、Driver、libcontainer以及Docker Container。 对用户而言，Docker Client是与Docker Daemon建立通信的最佳途径。

26、用户通过Docker Client发起容器的管理请求，请求最终发往Docker Daemon。 Docker Daemon作为Docker架构中的主体部分，首先具备服务端的功能，有能力接收Docker Client发起的请求；其次具备Docker Client请求的处理能力。Docker Daemon内部所有的任务均由 Engine来完成，且每一项工作都以一个Job的形式存在。 Docker Daemon需要完成的任务很多，因此Job的种类也很多。若用户需要下载容器镜像，Docker Daemon则会创建一个名为“pull”的Job，运行时从Docker Registry中下载镜像，并通过镜像

27、管 理驱动graphdriver将下载的镜像存储在graph中；若用户需要为Docker容器创建网络环境，Docker Daemon则会创建一个名“allocate_interface”的Job，通过网络驱动networkdriver分配网络接口的 资源 libcontainer是一套独立的容器管理解决方案，这套解决方案涉及了大量Linux内核方面的特性，如：namespaces、cgroups以及capabilities等。libcontainer很好地抽象了Linux的内核特性，并提供 完整、明确的接口给Docker Daemon。 当用户执行运行容器这个命令之后，一个Docker容器就处

28、于运行状态，该容器拥有隔离的运行环境、独立的网络栈资源以及受限的资源等。 图1-1 Docker总架构图 1.3 Docker各模块功能与实现分析 下面我们将从Docker的总架构图入手，抽离出架构内的各个模块，并对各个模块进行更为细化的架构分析与功能阐述。 1.4 Docker运行案例分析 1.3节着重介绍了Docker架构中各个模块的功能，学完后我们可以对Docker的架构有一个宏观的认识。熟悉一款软件，研究一个系统，从静态的角度认识架构的各个模块，仅仅是第一步；从动态的角 度，掌握软件或者系统的运行原理，即熟知架构中模块间的通信逻辑，无疑会让自己对软件或系统的理解更上一层楼。本节将从实际

29、的Docker运行案例出发，串联Docker各模块，从而学习Docker的运行 流程。分析原型为Docker中的docker pull与docker run两个命令。 1.5 总结 本章从Docker 1.2.0的源码入手，首先分析抽象出Docker的架构图，并对该架构图中的各个模块进行功能与实现的简要分析，最后通过Docker的两个基础命令展示了Docker内部的运行。 通过对Docker架构的学习，可以全面深化对Docker设计、功能与价值的理解。同时在借助Docker实现用户定制的分布式系统时，也能更好地找到已有平台与Docker较为理想的契合点。另外，熟悉 Docker现有架构以及设计

30、思想，也能为云计算PaaS领域带来更多的启示，催生出更多创新想法。 第2章 Docker Client创建与命令执行 2.1 引言 如今，作为业界领先的轻量级虚拟化容器管理引擎，Docker给全球开发者提供了一种新颖、便捷的软件集成测试与部署之道。团队开发软件时，Docker可以提供可复用的运行环境、灵活的资源配 置、便捷的集成测试方法，以及一键式的部署方式。可以说，Docker在简化持续集成、运维部署方面将其功能发挥得淋漓尽致，它让开发者从重复的持续集成、运维部署中完全解放出来，把精力真正地倾 注在开发上。 然而，要把Docker的功能发挥到极致，并非一件易事。在深刻理解Docker架构的情

31、况下，熟练掌握Docker Client的使用也非常有必要。前者可以参阅第1章，本章主要针对后者，从源码的角度分析 Docker Client，力求帮助开发者更深刻地理解Docker Client的具体实现，最终更好地掌握Docker Client的使用方法。 本章基于Docker 1.2.0的源码，分析Docker Client的内容。主要包括两个部分，分别是DockerClient的创建与Docker Client对命令的执行。两部分分析的具体内容如下。 第一部分分析Docker Client的创建。这部分的分析可分为以下三个步骤： 分析如何通过docker命令，解析出命令行flag参数，

32、以及docker命令中的请求参数。 分析如何处理具体的flag参数信息，并收集Docker Client所需的配置信息。 分析如何创建一个Docker Client。 第二部分在已有Docker Client的基础上，分析如何执行docker命令。这部分的分析又可分为以下两个步骤。 分析如何解析docker命令中的请求参数，获取相应请求的类型。 分析Docker Client如何执行具体的请求命令，最终将请求发送至Docker Server。 第2章 Docker Client创建与命令执行 2.1 引言 如今，作为业界领先的轻量级虚拟化容器管理引擎，Docker给全球开发者提供了一种新颖、便

33、捷的软件集成测试与部署之道。团队开发软件时，Docker可以提供可复用的运行环境、灵活的资源配 置、便捷的集成测试方法，以及一键式的部署方式。可以说，Docker在简化持续集成、运维部署方面将其功能发挥得淋漓尽致，它让开发者从重复的持续集成、运维部署中完全解放出来，把精力真正地倾 注在开发上。 然而，要把Docker的功能发挥到极致，并非一件易事。在深刻理解Docker架构的情况下，熟练掌握Docker Client的使用也非常有必要。前者可以参阅第1章，本章主要针对后者，从源码的角度分析 Docker Client，力求帮助开发者更深刻地理解Docker Client的具体实现，最终更好地掌

34、握Docker Client的使用方法。 本章基于Docker 1.2.0的源码，分析Docker Client的内容。主要包括两个部分，分别是DockerClient的创建与Docker Client对命令的执行。两部分分析的具体内容如下。 第一部分分析Docker Client的创建。这部分的分析可分为以下三个步骤： 分析如何通过docker命令，解析出命令行flag参数，以及docker命令中的请求参数。 分析如何处理具体的flag参数信息，并收集Docker Client所需的配置信息。 分析如何创建一个Docker Client。 第二部分在已有Docker Client的基础上，分

35、析如何执行docker命令。这部分的分析又可分为以下两个步骤。 分析如何解析docker命令中的请求参数，获取相应请求的类型。 分析Docker Client如何执行具体的请求命令，最终将请求发送至Docker Server。 2.2 创建Docker Client 对于Docker这样一个Client/Server的架构，客户端的存在意味着Docker相应任务的发起。用户首先需要创建一个DockerClient，随后将特定的请求类型与参数传递至Docker Client，最终由Docker Client转义成Docker Server能识别的形式，并发送至Docker Server。 Doc

36、ker Client的创建实质上是Docker用户通过二进制可执行文件docker，创建与Docker Server建立联系的客户端。以下分3个小节分别阐述Docker Client的创建流程。 Docker Client完整的运行流程如图2-1所示。 图2-1 DockerClient的运行流程 通过学习图2-1，我们可以更为清晰地了解Docker Client创建及执行请求的过程。其中涉及诸多Docker源码层次中的专有名词，本章后续会一一解释与分析。 2.3 Docker命令执行 main函数执行到这个阶段，有以下内容需要为Docker命令的执行服务：创建完毕的Docker Client

37、，docker命令中的请求参数（经flag解析后存放于flag.Arg（）。也就是说，程序需要使用Docker Client来分析Docker命令中的请求参数，得出请求的类型，转义为Docker Server可以识别的请求之后，最终发送给Docker Server。 Docker Client主要完成两方面的工作：解析请求命令，得出请求类型；执行具体类型的请求。本节将从这两个方面深入分析Docker Client。 2.4 总结 本章从源码的角度分析了如何通过docker可执行文件创建Docker Client，最终发送用户请求至Docker Server。 通过学习与理解Docker Cli

38、ent相关的源码实现，不仅可以让用户熟练掌握Docker命令的使用，还可以使用户在特殊情况下有能力修改Docker Client的源码，使其满足自身系统的某些特殊需求，以达 到定制Docker Client的目的，最大限度地发挥Docker开源思想的价值。 第3章 启动Docker Daemon 3.1 引言 自Docker诞生以来，便引领了轻量级虚拟化容器领域的技术热潮。在这一潮流下，Google、IBM、Redhat等业界翘楚纷纷加入Docker阵营。虽然目前Docker仍主要基于Linux平台，但是Microsoft 却多次宣布对Docker的支持，从先前宣布的Azure支持Docker

39、与Kubernetes，到如今宣布的下一代Windows Server原生态支持Docker。Microsoft的这一系列举措多少喻示着向Linux世界的妥协，当然 这也不得不让世人对Docker的巨大影响力有重新的认识。 Docker的影响力不言而喻，但如果需要深入学习Docker的内部实现，最重要的就是理解Docker Daemon。在Docker架构中，Docker Client通过特定的协议与Docker Daemon进行通信，而Docker Daemon主要承载了Docker运行过程中的大部分工作。 Docker Daemon是Docker架构中运行在后台的守护进程，大致可以分为Do

40、cker Server、Engine和Job三部分。三者的关系大致如下：Docker Daemon通过Docker Server模块接收Docker Client的 请求，并在Engine中处理请求，然后根据请求类型，创建出指定的Job并运行。由于用户的请求不同，DockerDaemon会创建不同的Job来完成任务，如：用户发起镜像下载请求，DockerDaemon创建名 为“pull”的Job；用户发起启动容器的请求，DockerDaemon创建名为“start”的Job Docker Daemon的架构如图3-1所示。 本章从源码的角度，主要分析Docker Daemon的启动流程。由于D

41、ocker Daemon和Docker Client的启动流程有很多的相似之处，故本章不再赘述Docker Daemon启动的前期工作、flag参数的解析 等内容，着重分析Docker Daemon启动流程中最为重要的环节：创建Daemon过程中mainDaemon（）的实现。 图3-1 DockerDaemon架构示意图 第3章 启动Docker Daemon 3.1 引言 自Docker诞生以来，便引领了轻量级虚拟化容器领域的技术热潮。在这一潮流下，Google、IBM、Redhat等业界翘楚纷纷加入Docker阵营。虽然目前Docker仍主要基于Linux平台，但是Microsoft 却

42、多次宣布对Docker的支持，从先前宣布的Azure支持Docker与Kubernetes，到如今宣布的下一代Windows Server原生态支持Docker。Microsoft的这一系列举措多少喻示着向Linux世界的妥协，当然 这也不得不让世人对Docker的巨大影响力有重新的认识。 Docker的影响力不言而喻，但如果需要深入学习Docker的内部实现，最重要的就是理解Docker Daemon。在Docker架构中，Docker Client通过特定的协议与Docker Daemon进行通信，而Docker Daemon主要承载了Docker运行过程中的大部分工作。 Docker D

43、aemon是Docker架构中运行在后台的守护进程，大致可以分为Docker Server、Engine和Job三部分。三者的关系大致如下：Docker Daemon通过Docker Server模块接收Docker Client的 请求，并在Engine中处理请求，然后根据请求类型，创建出指定的Job并运行。由于用户的请求不同，DockerDaemon会创建不同的Job来完成任务，如：用户发起镜像下载请求，DockerDaemon创建名 为“pull”的Job；用户发起启动容器的请求，DockerDaemon创建名为“start”的Job Docker Daemon的架构如图3-1所示。 本

44、章从源码的角度，主要分析Docker Daemon的启动流程。由于Docker Daemon和Docker Client的启动流程有很多的相似之处，故本章不再赘述Docker Daemon启动的前期工作、flag参数的解析 等内容，着重分析Docker Daemon启动流程中最为重要的环节：创建Daemon过程中mainDaemon（）的实现。 图3-1 DockerDaemon架构示意图 3.2 Docker Daemon的启动流程 Docker Daemon和Docker Client的启动均通过可执行文件docker完成，因此两者的启动流程非常相似。Docker可执行文件运行时，程序运行

45、通过不同的命令行flag参数，区分两者，并最终运行两者 各自相应的部分。 启动Docker Daemon时，一般可以使用以下命令：docker-daemon=true、dockerd；docker-d=true等。随后由Docker的main（）函数来解析以上命令的相应flag参数，并最终完成Docker Daemon的启动。 首先，附上Docker Daemon的启动流程图，如图3-2所示。 图3-2 DockerDaemon启动流程图 本书第2章已经描述了Docker中main（）函数运行的很多前期工作，Docker Daemon的启动也会涉及这些工作，故在此略去相同部分，主要针对后续仅和

46、Docker Daemon相关的内容进行深入分 析，即mainDaemon（）的具体源码实现。 3.3 mainDaemon（）的具体实现 Docker Daemon的启动流程图展示了DockerDaemon的从无到有。通过分析流程图，我们可以得出一个这样的结论：区分Docker Daemon与Docker Client的关键在于flag参数flDaemon的值。一 旦*flDaemon的值为真，则代表docker二进制需要启动的是Docker Daemon。有关Docker Daemon的所有的工作，都被包含在函数mainDaemon（）的具体实现中。 宏观来讲，mainDaemon（）的使

47、命是：创建一个守护进程，并保证其正常运行。 从功能的角度来说，mainDaemon（）实现了两部分内容：第一，创建Docker运行环境；第二，服务于Docker Client，接收并处理相应请求（完成Docker Server的初始化）。 从实现细节来分析，mainDaemon（）的实现流程主要包含以下步骤： 1）daemon的配置初始化。这部分在init（）函数中实现，即在mainDaemon（）运行前就执行，但由于这部分内容和mainDaemon（）的运行息息相关，可以认为是mainDaemon（）运行的先决 条件。 2）命令行flag参数检查。 3）创建engine对象。 4）设置eng

48、ine的信号捕获及处理方法。 5）加载builtins。 6）使用goroutine加载daemon对象并运行。 7）打印Docker版本及驱动信息。 8）serveapi的创建与运行。 对于以上内容，本章将一一深入分析。 3.4 总结 本章从源码的角度分析了Docker Daemon的启动，着重分析了mainDaemon（）的实现。 Docker Daemon作为Docker架构中的主干部分，负责了Docker内部几乎所有操作的管理。学习Docker Daemon的具体实现，可以对Docker架构有一个较为全面的认识。总结而言，Docker的运行 载体为Daemon，调度管理由Engine负

49、责，任务执行靠Job。 第4章 Docker Daemon之NewDaemon实现 4.1 引言 Docker的生态系统日趋完善，开发者群体也在日趋庞大，这些现象都使得工业界对Docker持续抱有乐观的态度。如今，对于广大开发者而言，使用Docker已然不是门槛，享受Docker带来的福利也不 再困难。然而，如何探寻Docker适应的场景，如何发展Docker周边的技术，以及如何弥合Docker新技术与传统物理机或虚拟机技术之间的鸿沟，已经成为Docker研究者们要思考与解决的问题。 在Docker架构中Docker Daemon支撑着整个后台进程的运行，同时也统一化管理着Docker架构中graph、graphdriver、execdriver、volumes、Docke容器等众多资源。可以说，Docker Daemon 复杂的运作均由daemon对象来调度，而NewDaemon的实现恰巧可以帮助大家了解这一切的来龙去脉。通过本章内容的介绍，我们力求帮助广大Docker爱好者更多地理解Docker的核心Docker Daemon的实现。 本章从源码角度，分析Docker Daemon加载过程中NewDaemon的实现，整个分析过程如图4-1所示。 由图4-1可见，