Use a better structure

2026-03-10 11:54:37 +00:00 · 2026-02-09 09:32:05 -08:00
parent fdb879dcf2
commit e669ee0fe8
167 changed files with 2462 additions and 2462 deletions
--- a/13_implementation/13.1_arch.md
+++ b/13_implementation/13.1_arch.md
@@ -0,0 +1,149 @@
+## 基本架构
+
+### 核心架构图
+
+Docker 采用了 **C/S (客户端/服务端)** 架构。Client 向 Daemon 发送请求，Daemon 负责构建、运行和分发容器。
+
+```mermaid
+graph LR
+    Client[客户端 (Docker CLI)] -- docker run --> Dockerd
+    Client -- docker pull --> Dockerd
+    
+    subgraph "Docker Host"
+        Dockerd(dockerd<br>守护进程)
+        Containers(Containers<br>容器)
+        Images(Images<br>镜像)
+        
+        Dockerd -- 管理 --> Containers
+        Dockerd -- 管理 --> Images
+    end
+```
+
+---
+
+### 组件详解
+
+Docker 的内部架构如同洋葱一样分层，每一层专注解决特定问题：
+
+#### 1. Docker CLI (客户端)
+用户与 Docker 交互的主要方式。它将用户命令（如 `docker run`）转换为 API 请求发送给 dockerd。
+
+#### 2. Dockerd (守护进程)
+Docker 的大脑。
+- 监听 API 请求
+- 管理 Docker 对象（镜像、容器、网络、卷）
+- 编排下层组件完成工作
+
+#### 3. Containerd (高级运行时)
+行业标准的容器运行时（CNCF 毕业项目）。
+- 管理容器的完整生命周期（启动、停止）
+- 镜像拉取与存储
+- **不包含** 复杂的与容器无关的功能（如构建、API）
+- Kubernetes 也可以直接使用 containerd（跳过 Docker）
+
+#### 4. Runc (低级运行时)
+用于创建和运行容器的 CLI 工具。
+- 直接与内核交互（Namespaces, Cgroups）
+- 遵循 OCI (Open Container Initiative) 规范
+- **主要职责**：根据配置启动一个容器，然后退出（将控制权交给容器进程）
+
+#### 5. Shim
+每个容器都有一个 shim 进程。
+- **解耦**：允许 dockerd 重启而不影响容器运行
+- **保持 IO**：维持容器的标准输入输出
+- **状态汇报**：向 containerd 汇报容器退出状态
+
+---
+
+### 容器启动流程
+
+当执行 `docker run -d nginx` 时，内部发生了什么？
+
+```mermaid
+flowchart TD
+    User((用户))
+    
+    subgraph DockerCLI [Docker CLI]
+        Cmd[docker run -d nginx]
+    end
+    
+    subgraph DockerHost [Docker Host]
+        Dockerd[Dockerd]
+        Containerd[Containerd]
+        subgraph ContainerRuntime [Runtime]
+            Shim[Containerd-shim]
+            Runc[Runc]
+            Container[容器进程 (nginx)]
+        end
+    end
+    
+    User --> Cmd
+    Cmd -- 1. REST API --> Dockerd
+    Dockerd -- 2. gRPC --> Containerd
+    Containerd -- 3. 准备镜像 & Bundle --> Containerd
+    Containerd -- 4. Fork --> Shim
+    Shim -- 5. Exec --> Runc
+    Runc -- 6. Create Namespaces/Cgroups --> Container
+    Runc -.-> |7. Exit| Runc
+    Shim -.-> |8. Monitor IO/Exit| Container
+```
+
+1. **CLI** 发送请求给 **Dockerd**
+2. **Dockerd** 解析请求，调用 **Containerd**
+3. **Containerd** 准备镜像，转换为 OCI Bundle
+4. **Containerd** 创建 **Shim** 进程
+5. **Shim** 调用 **Runc**
+6. **Runc** 与系统内核交互，创建 Namespaces 和 Cgroups
+7. **Runc** 启动 nginx 进程后退出
+8. **Shim** 接管容器 IO 和生命周期监控
+
+---
+
+### Docker Engine v29+ 变化
+
+从 Docker Engine v29 (2025/2026) 开始，架构进一步简化和标准化：
+
+- **Containerd 镜像存储 (Image Store)**：默认启用。Docker 直接使用 Containerd 的镜像管理能力，不再维护自己的一套 graphdriver。
+  - **优势**：多平台镜像支持更好、镜像拉取更快（lazy pulling）、与 K8s 共享镜像。
+
+---
+
+### Docker Desktop 架构
+
+在 macOS 和 Windows 上，因为内核差异，架构稍微复杂：
+
+```
+┌────────────── MacOS / Windows ──────────────┐
+│  Docker CLI                                 │
+│      │                                      │
+├──────┼──────────────────────────────────────┤
+│      ▼ (Socket 映射)                        │
+│ ┌────────── Linux VM (虚拟机) ───────────┐  │
+│ │                                        │  │
+│ │  Dockerd <--> Containerd <--> Runc     │  │
+│ │                                        │  │
+│ └────────────────────────────────────────┘  │
+└─────────────────────────────────────────────┘
+```
+
+- 使用轻量级虚拟机（Apple Virtualization / WSL 2）运行 Linux 内核
+- 文件挂载（Bind Mount）需要跨越 VM 边界（这也是文件 I/O 慢的原因）
+- 网络端口需要从宿主机转发到 VM
+
+---
+
+### 总结
+
+| 组件 | 角色 | 关键职责 |
+|------|------|----------|
+| **CLI** | 指挥官 | 发送指令，展示结果 |
+| **Dockerd** | 大管家 | API 接口，整体调度 |
+| **Containerd** | 经理 | 容器生命周期，镜像管理 |
+| **Shim** | 监工 | 保持 IO，允许无守护进程重启 |
+| **Runc** | 工人 | 真正干活（创建容器），干完就走 |
+
+### 延伸阅读
+
+- [命名空间](./13.2_namespace.md)：Runc 如何隔离容器
+- [控制组](./13.3_cgroups.md)：Runc 如何限制资源
+- [联合文件系统](./13.4_ufs.md)：镜像如何存储