Docker 基本架构

Docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式,使用远程API来管理和创建Docker容器。

Docker 容器通过 Docker 镜像来创建。

容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。

核心流程

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由于docker是C/S架构,因此必然具有客户端及服务端。

在这里客户端即为docker command,也就是用户执行的各种命令,如docker pull、docker build、docker run等。执行命令后,服务端即为docker deamon,接收及响应来自各个客户端的命令。

这里以拉取镜像为例,分为两种情况,分别是本地存在需拉取镜像(红色流程)和本地不存在需拉取的镜像(黑色流程)。

对于本地存在所需拉取镜像时,直接使用镜像实例化为一个容器;对于本地不存在所需镜像时,就要从容器仓库里搜索,搜索到之后将其下载至本地,然后使用该镜像创建一个容器。

核心组件

模块 说明
Docker 镜像(Images) Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板。
Docker 容器(Container) 容器是独立运行的一个或一组应用。
Docker daemon Docker daemon 是服务器组件,是 Docker 最核心的后台进程,我们也把它称为守护进程。
Docker 客户端(Client) Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用Docker API 与 Docker 的守护进程通信。
Docker 主机(Host) 一个物理或者虚拟的机器用于执行 Docker 守护进程和容器。
Docker 仓库(Registry) Docker 仓库用来保存镜像,可以理解为代码控制中的代码仓库。Docker Hub供了庞大的镜像集合供使用。
Docker Machine Docker Machine是一个简化Docker安装的命令行工具,通过一个简单的命令行即可在相应的平台上安装Docker。

docker客户端与服务器

docker client向docker daemon发送请求,docker daemon完成相应的任务,并把结果返还给容器。

docker client是一个泛称,它可以是命令行docker,也可以是遵循了docker api规则的客户端,简单地说可以理解为一个用于交互/发送指令的接口。

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Docker Deamon

它负责响应来自 Docker Client 的请求,然后将这些请求翻译成系统调用完成容器管理操作。

该进程会在后台启动一个 API Server ,负责接收由 Docker Client 发送的请求,接收到的请求将通过Docker daemon 内部的一个路由分发调度,由具体的函数来执行请求。

组成部分

我们大致可以将其分为以下三部分:

Docker Server

Engine

Job

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Docker Daemon 可以认为是通过 Docker Server 模块接受 Docker Client 的请求,并在 Engine 中处理请求,然后根据请求类型,创建出指定的 Job 并运行。

Docker Daemon 运行在 Docker host 上,负责创建、运行、监控容器,构建、存储镜像。

镜像(Image)

什么是Docker镜像?

简单地理解,Docker镜像就是一个Linux的文件系统(Root FileSystem),这个文件系统里面包含可以运行在Linux内核的程序以及相应的数据。

Linux 基本知识

谈到这里,我们可能需要先补充一点与Linux操作系统相关的知识:

一般而言, Linux分为两个部分:Linux内核(Linux Kernel)与用户空间,而真正的Linux操作系统,是指Linux内核,我们常用的Ubuntu、CentOS等操作系统其实是不同厂商在Linux内核基础上添加自己的软件与工具集(tools)形成的发布版本(Linux Distribution)。

因此,我们也可以把镜像看成是上面所说的用户空间,当Docker通过镜像创建一个容器时,就是将镜像定义好的用户空间作为独立隔离的进程运行在宿主机的Linux内核之上。

特征

这里要强调一下镜像的两个特征:

镜像是分层(Layer)的:即一个镜像可以多个中间层组成,多个镜像可以共享同一中间层,我们也可以通过在镜像添加多一层来生成一个新的镜像。

镜像是只读的(read-only):镜像在构建完成之后,便不可以再修改,而上面我们所说的添加一层构建新的镜像,这中间实际是通过创建一个临时的容器,在容器上增加或删除文件,从而形成新的镜像,因为容器是可以动态改变的。

通过下面的示意图,我可以更好地理解Docker镜像与Linux的关系:

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容器(Container)

容器与镜像的关系,就如同面向编程中对象与类之间的关系。

因为容器是通过镜像来创建的,所以必须先有镜像才能创建容器,而生成的容器是一个独立于宿主机的隔离进程,并且有属于容器自己的网络和命名空间。

我们前面介绍过,镜像由多个中间层(layer)组成,生成的镜像是只读的,但容器却是可读可写的,这是因为容器是在镜像上面添一层读写层(writer/read layer)来实现的,如下图所示:

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仓库(Repository)

仓库(Repository)是集中存储镜像的地方,这里有个概念要区分一下,那就是仓库与仓库服务器(Registry)是两回事,像我们上面说的Docker Hub,就是Docker官方提供的一个仓库服务器,不过其实有时候我们不太需要太过区分这两个概念。

公共仓库

公共仓库一般是指Docker Hub,前面我们已经多次介绍如何从Docker Hub获取镜像,除了获取镜像外,我们也可以将自己构建的镜像存放到Docker Hub,这样,别人也可以使用我们构建的镜像。

不过要将镜像上传到Docker Hub,必须先在Docker的官方网站上注册一个账号。

私有仓库

有时候自己部门内部有一些镜像要共享时,如果直接导出镜像拿给别人又比较麻烦,使用像Docker Hub这样的公共仓库又不是很方便,这时候我们可以自己搭建属于自己的私有仓库服务,用于存储和分布我们的镜像。

Docker官方提供了registry这个镜像,可以用于搭建私有仓库服务,我们把镜像拉到本地之后,用下面命令创建该镜像的容器便可以搭建一个仓库服务

拓展阅读

docker 的安装

Mac 安装 Docker

Windows7 安装 Docker

Windows10 安装 Docker

docker 基本操作

Container 的基本生命周期管理

更多学习

参考资料

《Docker 进阶与实战》

Docker基本组件

Docker组件

Docker的三大核心组件:镜像、容器与仓库