Docker架构

  • Docker 守护进程

负责容器的创建、运行和监控,还负责镜像的构建和储存。Docker 守护进程通过 docker daemon 命令启动,一般会交由主机的操作系统负责执行。

  • Docker 客户端

通过 HTTP 与 Docker 守护进程通信。默认使用 Unix 域套接字(Unix domain socket)实现,但为了支持远程客户端也可以使用 TCP socket。如果该套接字由 systemd 管理的话,也可以使用文件描述符。

与守护进程通信的 API 都有清晰的定义和详细文档,使得开发者可以利用这套 API 来开发与守护进程直接通信的程序,而无需通过 Docker 客户端。

  • Docker 寄存服务

负责储存和发布镜像。默认的寄存服务为 Docker Hub,它托管了数以千计的公共镜像,以及由其负责把关的“官方”镜像。许多组织会搭建自己的寄存服务器,用于储存商业用途和机密的镜像,这样做还可以节省从互联网下载镜像所浪费的时间。

当 Docker 守护进程收到 docker pull 请求之后,便会从寄存服务器下载镜像。而当遇到 docker run 请求或 Dockerfile 中的 FROM 指令时,假如本地没有它们要求的镜像存在,Docker 守护进程也会自动从服务器下载镜像。

底层技术

Docker 守护进程通过一个“执行驱动程序”(execution driver)来创建容器。默认情况下,它是 Docker 项目自行开发的 runc 驱动程序,但仍支持旧有的 LXC。runc 与下面提到的内核功能密不可分。

  • cgroups,负责管理容器使用的资源(例如 CPU 和内存的使用)。它还负责冻结和解冻容器这两个 docker pause 命令所需的功能。
  • namespaces(命名空间),负责容器之间的隔离;它确保系统的其他部分与容器的文件系统、主机名、用户、网络和进程都是分开的。

Libcontainer 还支持 SElinux 和 AppArmor,它们可以给容器更稳固的安全保障。

另一个主要的 Docker 底层技术就是联合文件系统(Union File System,UFS),它负责储存容器的镜像层。UFS 由数个存储驱动中的其中之一提供,可以是 AUFS、devicemapper、BTRFS 或 Overlay。

周边技术

Docker 引擎和 Docker Hub 并不足以构成一套完整的容器方案。大部分用户发现它们还需要一些支撑服务和软件,诸如集群管理、服务发现(service discovery)工具和更先进的联网功能。

  • Swarm

Docker 的集群方案。Swarm 可以把多个 Docker 主机组合起来,使其资源能整合为一体。

  • Compose

Docker Compose 是负责构建和运行由多个 Docker 容器所组成的应用程序的工具。它主要用于开发和测试,而不太用于生产环境。

  • Machine

Docker Machine 可以在本地或远程资源上安装和配置 Docker 主机。Machine 还能配置 Docker 客户端,使用户能轻松地在不同的环境之间切换。

  • Kitematic

Kitematic 是一个 Mac OS 和 Windows 上的 GUI,用于运行和管理 Docker 容器。

  • Docker Trusted Registry

Docker 的一个企业内部方案,用于储存和管理 Docker 镜像。实际上它是个 Docker Hub 的本地版本,能够与企业或组织现有的安全基础架构集成,并能帮助他们遵守有关数据存储和安全方面的法规。其特点包括指标(metrics)、基于角色的权限控制(Role-Based Access Control,RBAC)和日志,它们全部通过一个管理控制台管理。这是 Docker 公司目前唯一的非开源产品。

  • 网络连接

Docker 实现一个集成的联网方案,名为 Overlay。通过 Docker 的联网插件架构,用户可以用其他方案取代 Overlay 驱动程序。

  • 服务发现

当 Docker 容器启动时,它需要通过某种方法来找出与之通信的服务,而这些服务一般也是运行在容器内的。容器的 IP 地址是动态分配的,因此在大型系统中要解决这个问题并非易事。

常用的是 etcd(https://github.com/coreos/etcd),集成到Kubernetes中。

在大型的容器部署上,监控和管理系统的工具必不可少。对每个新的容器,都需要安排把它放置在哪台主机上,并对它实施监控和保持更新。系统需要对故障的出现或负载的改变作出反应,实际情况下可能是搬迁、启动或停止容器。

Docker托管

  • 谷歌的 Container Engine 是直接在 Kubernetes 上构造
  • Joyent 在 SmartOS 之上构建,叫作 Triton。它利用自己的容器和 Linux 模拟技术实现了 Docker API,使得 Joyent 成功创造了一个可以与普通 Docker 客户端通信的公共云平台。重要的是,Joyent 认为它的容器实现足够安全,可以直接运行于裸机之上,因此没有必要使用虚拟机,这意味着在效能方面(尤其是输入 / 输出)能得到大大提升。

一些 PaaS 平台项目是在 Docker 的基础之上建立的

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