docker引擎学习

背景：最近在看k8s的一些内容，发现里面的一些配置不知道他们在干嘛。因为还不懂容器原理，所以学起容器编排我觉得会事倍功半，所以回头看docker的知识，心中建立一套容器体系。参考书籍为《深入浅出docker》

docker引擎历史

docker首次发布：

docker首次发布：核心引擎由LXC和Docker Daemon构成。
- 1、LXC提供基础工具的操作能力，如命名空间（Namespace）、控制组（CGroup）等。它是基于linux内核的容器虚拟化技术。
- 2、Docker Daemon时单一的二进制文件，包含了Docker客户端、Docker API、容器运行时、镜像构建等。
- 3、Docker Daemon与LXC关系如下：

摆脱LXC的Linux依赖

LXC的依赖：

• 1、LXC是基于Linux的对实现跨平台来说是个很大的问题。
• 2、LXC核心组件依赖于外部工具，会给项目带来巨大风险。

Libcontainer替代LXC： 为了解决这个问题Docker公司自研了Libcontainer工具，代替LXC。

• Libcontainer特性：可实现跨平台。
  • 原理：可让docker基于不同内核，为docker上层提供容器交互功能。

拆解大而全的Docker Daemon

docker发展瓶颈：

• 整体性的DockerDaemon为发展带来很多问题：1、难于变更
• 2、运行越来越慢
• 3、并非符合生态和公司的发展路线

解决思路：拆卸DockerDaemon进程、将其模块化。模块用小而专的工具实现。工具可以替换或者被其他第三方使用。

目前阶段：
至目前为止，容器运行时和容器执行代码已全部从Docker Daemon移除。引擎加入如下图所示：

docker组件介绍

OCI（开放容器计划）

docker执行拆卸计划时、OCI着手定义容器相关的两个规范：1、镜像规范；2、容器运行时规范。2017年7月1日发布了0.1版本。

受OCI的影响：

• 1 、docker Daemon不包含容器运行时代码，所有容器运行时代码在单独的OCI兼容层实现，默认情况下就是RUNC
• 2、 Docker引擎中的Containerd的作用时，保证传给RUNC的镜像是以OCI Bunddle格式。

RUNC

描述：

• 他是OCI容器运行时的规范。
• 他是针对Libcontainer的命令行交互工具
• 他是独立的容器运行是工具，可直接下载然后拆卸使用。
• 他只有一个作用，就是创建容器。
• runc这一层称为OCI层

Containerd

描述：

• 主要任务是管理容器生命周期。（start｜stop｜pause｜rm…）.
• 随着时间推移，功能也增加了，比如镜像管理。
• Containerd有docker公司开发，并捐赠给了CNCF云原生计算基金会。

shim（看不懂可结合后面内容一起思考）

作用时机：每次container指挥runc创建容器都会fork一个新runc实例，但是容器创建完后就会runc实例被销毁，但是容器依然存在。父进程runc退出后相关联的containerd-shim称为容器的父进程。
shim部分职责如下：

• 1、保持STDIN和STDOUT流是开启状态：daemon重启时，容器不会因为管道关闭而退出。
• 2、将容器状态反馈给daemon。

docker daemon

经过发展，执行逻辑和运行时代码都从daemon中剥离，还剩的功能：镜像管理、镜像构建、RESTAPI、身份认证、安全、核心网络以及编排（这些功能都可能会逐渐被剥离）

实例讲解

启动容器时，各组件运行过程

当执行 docker container run --name ctrl -it jdk8:last sh时：

• docker客户端将命令转为合适的API格式、发送到正确API端点，API在daemon中实现。
• daemon接收到创建容器命令，想docker containerd发出调用。（daemon不包含创建容器代码）
• containerd将镜像转为OCI bundle，并让runc基于此创建新的容器
• runc与操作系统内核借口进行通信，基于必要工具来创建容器（NameSpace、CGroup等)。
• runc 创建完毕后销毁实例，由container-shim关联为容器父进程。
  过程如下
  

模型优势

旧模型，docker运行时的逻辑都在daemon中实现，当docker daemon升级时，宿主机容器将会被杀死；现在各个功能都被模块化，daemon已经不掌握docker容器的运行时逻辑，就算升级，容器也不会被杀死

在Linux系统中实现

起那面的所有组件由二进制进行实现。

• dockerd（docker daemon）
• docker-containerd（containerd）
• docker-container-shim（shim）
• docker-runc（runc）。
  可在宿主机上通过ps查看进程。