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Baohua Yang 2014-09-05 15:49:42 +08:00
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#架构
docker使用C/S架构docker daemon作为server端接受client的请求并处理创建、运行、分发容器他们可以运行在一个机器上也通过sockerts或者RESTful API通信。
![Docker基本架构](../images/docker_arch.png)
Docker daemon一般在宿主主机后台运行用户使用client而直接跟daemon交互。Docker client 以系统做bin命令的形式存在用户用docker命令来跟docker daemon交互。

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当我们运行`docker run -i -t ubuntu /bin/bash`命令时docker 在后台运行的操作如下:
* 如果本地有ubuntu这个image就从它创建容器否则从公有仓库下载
* 从image创建容器
* 分配一个文件系统并在只读的image层外面挂载一层可读写的层
* 从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟接口到容器中去
* 从地址池配置一个ip地址给容器
* 执行你指定的程序,在这里启动一个/bin/bash进程
* -i -t 指定标准输入和输出

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每个docker都有很多层次构成docker使用 union file systems 将这些不同的层结合到一个image中去。
AUFS (AnotherUnionFS) 是一种 Union FS, 简单来说就是支持将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite several directories into a single virtual filesystem)的文件系统, 更进一步的理解, AUFS支持为每一个成员目录(类似Git Branch)设定readonly、readwrite 和 whiteout-able 权限, 同时 AUFS 里有一个类似分层的概念, 对 readonly 权限的 branch 可以逻辑上进行修改(增量地, 不影响 readonly 部分的)。通常 Union FS 有两个用途, 一方面可以实现不借助 LVM、RAID 将多个disk挂到同一个目录下, 另一个更常用的就是将一个 readonly 的 branch 和一个 writeable 的 branch 联合在一起Live CD正是基于此方法可以允许在 OS image 不变的基础上允许用户在其上进行一些写操作。Docker 在 AUFS 上构建的 container image 也正是如此。

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docker有三个内部组件
* docker images
* docker registries
* docker containers
### Docker images
docker images 就是一个只读的模板。比如一个image可以包含一个ubuntu的操作系统里面安装了apache或者你需要的应用程序。images可以用来创建docker containersdocker提供了一个很简单的机制来创建images或者更新现有的images你甚至可以直接从其他人那里下载一个已经做好的images
###Docker registries
Docker registries 也叫docker 仓库它有公有仓库和私有仓库2种形式他们都可以用来让你上传和下载images。公有的仓库也叫 Docker Hub。它提供了一个巨大的image库可以让你下载你也可以在自己的局域网内建一个自己的私有仓库。
###Docker containers
Docker containers也叫docker容器容器是从image镜像创建的。它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、安全的平台。

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docker仓库用来保存我们的images当我们创建了自己的image之后我们就可以使用push命令将它上传到公有或者私有仓库这样下次要在另外一台机器上使用这个image时候只需要从仓库上pull下来就可以了。

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docker底层的2个核心技术分别是Namespaces和Control groups。
以下内容摘自InfoQ Docker自1.20版本开始docker已经抛开lxc不过下面的内容对于理解docker还是有很大帮助。
###pid namespace
不同用户的进程就是通过pid namespace隔离开的且不同 namespace 中可以有相同pid。所有的LXC进程在docker中的父进程为docker进程每个lxc进程具有不同的namespace。同时由于允许嵌套因此可以很方便的实现 Docker in Docker。
###net namespace
有了 pid namespace, 每个namespace中的pid能够相互隔离但是网络端口还是共享host的端口。网络隔离是通过net namespace实现的 每个net namespace有独立的 network devices, IP addresses, IP routing tables, /proc/net 目录。这样每个container的网络就能隔离开来。docker默认采用veth的方式将container中的虚拟网卡同host上的一个docker bridge: docker0连接在一起。
###ipc namespace
container中进程交互还是采用linux常见的进程间交互方法(interprocess communication - IPC), 包括常见的信号量、消息队列和共享内存。然而同 VM 不同的是container 的进程间交互实际上还是host上具有相同pid namespace中的进程间交互因此需要在IPC资源申请时加入namespace信息 - 每个IPC资源有一个唯一的 32 位 ID。
###mnt namespace
类似chroot将一个进程放到一个特定的目录执行。mnt namespace允许不同namespace的进程看到的文件结构不同这样每个 namespace 中的进程所看到的文件目录就被隔离开了。同chroot不同每个namespace中的container在/proc/mounts的信息只包含所在namespace的mount point。
###uts namespace
UTS("UNIX Time-sharing System") namespace允许每个container拥有独立的hostname和domain name, 使其在网络上可以被视作一个独立的节点而非Host上的一个进程。
###user namespace
每个container可以有不同的 user 和 group id, 也就是说可以在container内部用container内部的用户执行程序而非Host上的用户。
Control groups主要用来隔离各个容器和宿主主机的资源利用。