Docker核心概念与基本组成

朱雀 2020-10-30 13:59 945阅读 0赞

## Docker引擎 ##

Docker Engine是具有以下主要组件的客户端-服务器应用程序：

*  服务器是一种长期运行的程序，称为守护程序进程（ dockerd命令）。
 *  REST API，它指定程序可以用来与守护程序进行通信并指示其操作的接口。
 *  命令行界面- - （CLI）客户端（docker命令）。  
    ![Docker引擎][Docker]

## Docker架构 ##

Docker使用客户端-服务器架构。Docker 客户端与Docker 守护进程进行对话，该守护进程完成了构建，运行和分发Docker容器的繁重工作。Docker客户端和守护程序可以 在同一系统上运行，或者您可以将Docker客户端连接到远程Docker守护程序。Docker客户端和守护程序在UNIX套接字或网络接口上使用REST API进行通信。  
![Docker架构][Docker 1]  
**Docker守护程序**  
Docker守护程序（dockerd）侦听Docker API请求并管理Docker对象，例如镜像，容器，网络和卷。守护程序还可以与其他守护程序通信以管理Docker服务。  
Docker是C/S架构的程序，Docker的客户端向守护进程发起请求，守护进程处理完成后返回结果。  
Docker客户端既可以在本地访问守护进程，也可以远程访问守护进程。

**Docker客户端**  
Docker客户端（docker）是许多Docker用户与Docker交互的主要方式。当您使用诸如之类的命令时docker run，客户端会将这些命令发送到dockerd，以执行这些命令。该docker命令使用Docker API。Docker客户端可以与多个守护程序通信。

**Docker注册表**  
Docker 注册表存储Docker映像。Docker Hub是任何人都可以使用的公共注册表，并且Docker配置为默认在Docker Hub上查找映像。您甚至可以运行自己的私人注册表。如果使用Docker数据中心（DDC），则其中包括Docker可信注册表（DTR）。

使用docker pull或docker run命令时，所需的图像将从配置的注册表中提取。使用该docker push命令时，会将映像推送到配置的注册表。

**Docker对象**

*  **Images（镜像）：**  
    Docker 镜像（Image）就是一个只读的创建 Docker 容器的模板。镜像可以用来创建 Docker 容器，一个镜像可以创建很多容器。  
    镜像是容器的基石，容器基于镜像启动，镜像就像是容器的源代码，保存了用于容器启动的各种条件。  
    镜像是一个层叠的只读文件系统，结构如下  
    ![在这里插入图片描述][20200421113350917.png]  
    `bootfs` 引导文件系统;  
    `rootfs` root文件系统，可以是一种或多种操作系统，如Ubuntu或CentOS，root文件系统永远只能是只读状态;  
    `union mount` 联合加载技术，一次加载多个只读文件系统到rootfs系统之上。在外围看到的只是一个文件系统，联合加载使各层文件系统叠加到一起，使最终的文件系统包含所有底层文件系统和目录，这样的文件系统就是镜像。  
    一个镜像可以放到另一个镜像的顶部，位于下边的镜像叫做父镜像，依次类推，最底部的镜像叫做基础镜像，指的是rootfs
 *  **container（容器）：** 容器是镜像的可运行实例，他们的关系就有点类似java中类和对象的关系。  
    **通过镜像启动：** 容器是docker的执行单元。  
    **启动和执行：** 镜像如果是构建和打包阶段，则容器是启动和执行阶段  
    **容器启动过程：** 启动时在镜像的最顶层加一个可写的文件系统，即可写层。Docker中运行的程序就是在这个层中执行的。docker第一次启动一个容器时，可写层是空的，当文件系统发生变化，都会应用到这一层。如果想修改一个文件，该文件首先会从可读写层下边的只读层复制到该读写层，该文件的只读版本依然存在，但是已经被读写层中的该文件副本所隐藏。这个是docker的重要机制，写时复制（copy on write）。  
    Docker 利用容器（Container）独立运行的一个或一组应用。容器是用镜像创建的运行实例。  
    它可以被启动、开始、停止、删除。每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。  
    可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境（包括root用户权限、进程空间、用户空间和网络空间等）和运行在其中的应用程序  
    容器的定义和镜像几乎一模一样，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层是可读可写的。
 *  **Registry（仓库）:** 是一个集中存储和分发镜像的服务。  
    仓库（Repository）是集中存放镜像文件的场所。  
    仓库(Repository)和仓库注册服务器（Registry）是有区别的。仓库注册服务器上往往存放着多个仓库，每个仓库中又包含了多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag）。  
    仓库分为公开仓库（Public）和私有仓库（Private）两种形式。  
    最大的公开仓库是 Docker Hub(https://hub.docker.com/)，  
    存放了数量庞大的镜像供用户下载。国内的公开仓库包括阿里云 、网易云 等
 *  **Client（客户端）:** 是Docker的用户界面，可以接受用户命令和配置标识，使用 Docker Api与 Docker 的守护进程（daemon）通信。
 *  **Host（主机）:** 一个物理或者虚拟的机器,用于执行 Docker 守护进程（daemon）和容器。

## 底层技术 ##

Docker用Go编写，并利用Linux内核的多个功能来交付其功能。

**命名空间**  
Docker使用一种称为namespaces提供容器的隔离工作区的技术。运行容器时，Docker会为该容器创建一组 名称空间。

这些名称空间提供了一层隔离。容器的每个方面都在单独的名称空间中运行，并且其访问仅限于该名称空间。

Docker Engine在Linux上使用以下名称空间：

*  pid命名空间：进程隔离（PID：进程ID）。
 *  net命名空间：管理网络接口（NET：网络）。
 *  ipc命名空间：管理访问IPC资源（IPC：进程间通信）。
 *  mnt命名空间：管理文件系统挂载点（MNT：摩）。
 *  uts命名空间：隔离内核和版本标识符。（UTS：Unix时间共享系统）。

**控制组**  
Linux上的Docker引擎还依赖于另一种称为控制组 （cgroups）的技术。cgroup将应用程序限制为一组特定的资源。控制组允许Docker Engine将可用的硬件资源共享给容器，并有选择地实施限制和约束。例如，您可以限制特定容器可用的内存。

**联合文件系统**  
联合文件系统或UnionFS是通过创建图层进行操作的文件系统，使其非常轻便且快速。Docker Engine使用UnionFS为容器提供构建模块。Docker Engine可以使用多个UnionFS变体，包括AUFS，btrfs，vfs和DeviceMapper。

**容器格式**  
Docker Engine将名称空间，控制组和UnionFS组合到一个称为容器格式的包装器中。默认容器格式为libcontainer。将来，Docker可以通过与BSD Jails或Solaris Zones等技术集成来支持其他容器格式。

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