Docker源码分析

　　本书是一本引导读者深入了解Docker实现原理的技术普及读物，主要目标是通过对Docker架构和源代码的详细讲解和解剖，帮助读者对Docker的底层实现有一个全面的理解。本书的内容主要集中于三部分：Docker的架构、Docker的模块，以及Docker的三驾马车Swarm、Machine和Compose。第一部分（第1章）主要从宏观的角度和读者一起领略Docker的架构设计，并初步介绍架构中各模块的职责。第二部分（第2～14章）是本书的主体部分，主要针对Docker中多个重要的模块进行具体深入分析，包括DockerClient、DockerDaemon、DockerServer、Docker网络、Docker镜像、Docker容器等。读者可以发现，Docker的模块之间耦合度非常低，很适合循序渐进，层层深入。第2～8章主要从Docker软件的架构入手，勾勒骨架；第9～11章集中于Docker镜像技术，夯实基础；第12～14章则进一步分析Docker容器的始末，阐述本质。第三部分（第15～17章）介绍Docker生态三驾马车—Swarm、Machine和Compose。Docker拥有强大的单机能力，三驾马车可以很好地补充Docker的跨主机能力以及部署能力。读者可以通过这几章感受Docker生态中其他功能强大的软件。

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Contents　目　　录
赞誉
序
前言
第1章　Docker架构 1
1.1　引言 1
1.2　Docker总架构图 2
1.3　Docker各模块功能与实现分析 3
1.3.1　Docker Client 4
1.3.2　Docker Daemon 4
1.3.3　Docker Registry 6
1.3.4　Graph 7
1.3.5　Driver 7
1.3.6　libcontainer 10
1.3.7　Docker Container 10
1.4　Docker运行案例分析 11
1.4.1　docker pull 11
1.4.2　docker run 12
1.5　总结 14
第2章　Docker Client创建与命令执行 15
2.1　引言 15
2.2　创建Docker Client 16
2.2.1　Docker命令的flag参数解析 17
2.2.2　处理flag信息并收集Docker Client的配置信息 20
2.2.3　如何创建Docker Client 22
2.3　Docker命令执行 24
2.3.1　Docker Client解析请求命令 24
2.3.2　Docker Client执行请求命令 25
2.4　总结 27
第3章　启动Docker Daemon 28
3.1　引言 28
3.2　Docker Daemon的启动流程 29
3.3　mainDaemon()的具体实现 30
3.3.1　配置初始化 30
3.3.2　flag参数检查 32
3.3.3　创建engine对象 33
3.3.4　设置engine的信号捕获 34
3.3.5　加载builtins 35
3.3.6　使用goroutine加载daemon
　对象并运行 38
3.3.7　打印Docker版本及驱动信息 41
3.3.8　serveapi的创建与运行 42
3.4　总结 42
第4章　Docker Daemon之NewDaemon实现 43
4.1　引言 43
4.2　NewDaemon具体实现 44
4.3　应用配置信息 45
4.3.1　配置Docker容器的MTU 45
4.3.2　检测网桥配置信息 46
4.3.3　查验容器间的通信配置 46
4.3.4　处理网络功能配置 47
4.3.5　处理PID文件配置 47
4.4　检测系统支持及用户权限 48
4.5　配置工作路径 49
4.6　加载并配置graphdriver 49
4.6.1　创建graphdriver 49
4.6.2　验证btrfs与SELinux的兼容性 51
4.6.3　创建容器仓库目录 51
4.6.4　迁移容器至aufs类型 51
4.6.5　创建镜像graph 52
4.6.6　创建volumesdriver以及volumes graph 53
4.6.7　创建TagStore 53
4.7　配置Docker Daemon网络环境 54
4.7.1　创建Docker网络设备 55
4.7.2　启用iptables功能 55
4.7.3　启用系统数据包转发功能 56
4.7.4　创建DOCKER链 56
4.7.5　注册处理方法至Engine 57
4.8　创建graphdb并初始化 57
4.9　创建execdriver 58
4.10　创建daemon实例 59
4.11　检测DNS配置 60
4.12　启动时加载已有Docker容器 61
4.13　设置shutdown的处理方法 61
4.14　返回daemon对象实例 62
4.15　总结 62
第5章　Docker Server的创建 63
5.1　引言 63
5.2　Docker Server创建流程 63
5.2.1　创建名为“serveapi”的Job 64
5.2.2　配置Job环境变量 64
5.2.3　运行Job 65
5.3　ServeApi运行流程 65
5.4　ListenAndServe实现 68
5.4.1　创建router路由实例 69
5.4.2　创建listener监听实例 74
5.4.3　创建http.Server 74
5.4.4　启动API服务 75
5.5　总结 75
第6章　Docker Daemon网络 76
6.1　引言 76
6.2　Docker Daemon网络介绍 77
6.3　Docker Daemon网络配置接口 78
6.4　Docker Daemon网络初始化 79
6.4.1　启动Docker Daemon传递flag参数 80
6.4.2　解析网络flag参数 80
6.4.3　预处理flag参数 80
6.4.4　确定Docker网络模式 81
6.5　创建Docker网桥 82
6.5.1　提取环境变量 83
6.5.2　确定Docker网桥设备名 83
6.5.3　查找bridgeIface网桥设备 83
6.5.4　bridgeIface已创建 84
6.5.5　bridgeIface未创建 85
6.5.6　获取网桥设备的网络地址 88
6.5.7　配置Docker Daemon的iptables 88
6.5.8　配置网络设备间数据报转发功能 88
6.5.9　注册网络Handler 89
6.6　总结 89
第7章　Docker容器网络 90
7.1　引言 90
7.2　Docker容器网络模式 93
7.2.1　bridge桥接模式 93
7.2.2　host模式 95
7.2.3　other container模式 96
7.2.4　none模式 97
7.3　Docker Client配置容器网络模式 97
7.3.1　使用Docker Client 98
7.3.2　runconfig包解析 98
7.3.3　CmdRun执行 102
7.4　Docker Daemon创建容器网络流程 103
7.4.1　创建容器之网络配置 103
7.4.2　启动容器之网络配置 105
7.5　execdriver网络执行流程 111
7.5.1　创建libcontainer的Config对象 112
7.5.2　调用libcontainer的namespaces启动容器 116
7.6　libcontainer实现内核态网络配置 117
7.6.1　创建exec.Cmd 118
7.6.2　启动exec.Cmd创建进程 119
7.6.3　为容器进程初始化网络环境 120
7.7　总结 122
第8章　Docker镜像 123
8.1　引言 123
8.2　Docker镜像介绍 124
8.3　rootfs 124
8.4　Union Mount 125
8.5　image 127
8.6　layer 128
8.7　总结 129
第9章　Docker镜像下载 130
9.1　引言 130
9.2　Docker镜像下载流程 131
9.3　Docker Client 131
9.3.1　解析镜像参数 132
9.3.2　配置认证信息 136
9.3.3　发送API请求 137
9.4　Docker Server 138
9.4.1　解析请求参数 138
9.4.2　创建并配置Job 139
9.4.3　触发执行Job 139
9.5　Docker Daemon 140
9.5.1　解析Job参数 140
9.5.2　创建session对象 141
9.5.3　执行镜像下载 142
9.6　总结 147
第10章　Docker镜像存储 149
10.1　引言 149
10.2　镜像注册 150
10.3　验证镜像ID 151
10.4　创建镜像路径 152
10.4.1　创建mnt、diff和layers子目录 153
10.4.2　挂载祖先镜像并返回根目录 155
10.5　存储镜像内容 157
10.5.1　解压镜像内容 158
10.5.2　收集镜像大小并记录 160
10.5.3　存储jsonData信息 161
10.6　注册镜像ID 162
10.7　总结 163
第11章　docker build实现 164
11.1　引言 164
11.2　docker build执行流程 165
11.2.1　Docker Client与docker build 166
11.2.2　Docker Server与docker build 170
11.2.3　Docker Daemon与docker build 171
11.3　Dockerfile命令解析流程 174
11.4　Dockerfile命令分析 177
11.4.1　FROM命令 177
11.4.2　RUN命令 178
11.4.3　ENV命令 182
11.5　总结 182
第12章　Docker容器创建 183
12.1　引言 183
12.2　Docker容器运行流程 184
12.3　Docker Daemon创建容器对象 185
12.3.1　LookupImage 186
12.3.2　CheckDepth 188
12.3.3　mergeAndVerifyConfig 188
12.3.4　newContainer 189
12.3.5　createRootfs 190
12.3.6　ToDisk 190
12.3.7　Register 191
12.4　Docker Daemon启动容器 191
12.4.1　setupContainerDns 192
12.4.2　Mount 193
12.4.3　initializeNetworking 194
12.4.4　verifyDaemonSetting 194
12.4.5　prepareVolumesForContainer 195
12.4.6　setupLinkedContainers 196
12.4.7　setupWorkingDirectory 199
12.4.8　createDaemonEnvironment 199
12.4.9　populateCommand 200
12.4.10　setupMountsForContainer 200
12.4.11　waitForStart 201
12.5　总结 202
第13章　dockerinit启动 203
13.1　引言 203
13.2　dockerinit介绍 204
13.2.1　dockerinit初始化内容 204
13.2.2　dockerinit与Docker Daemon 204
13.3　dockerinit执行入口 205
13.3.1　createCommand分析 205
13.3.2　namespace.exec 207
13.4　dockerinit运行 208
13.4.1　reexec.Init()的分析 208
13.4.2　dockerinit的执行流程 210
13.5　libcontainer的运行 211
13.5.1　Docker Daemon设置cgroups参数 213
13.5.2　Docker Daemon创建网络栈资源 213
13.5.3　dockerinit配置网络栈 213
13.5.4　dockerinit初始化mount namespace 215
13.5.5　dockerinit完成namespace配置 215
13.5.6　dockerinit执行用户命令Entrypoint 217
13.6　总结 218
第14章　libcontainer介绍 219
14.1　引言 219
14.2　Docker、libcontainer以及LXC的关系 220
14.3　libcontainer模块分析 221
14.3.1　namespace 221
14.3.2　cgroup 224
14.3.3　网络 225
14.3.4　挂载 226
14.3.5　设备 227
14.3.6　nsinit 227
14.3.7　其他模块 227
14.4　总结 228
第15章　Swarm架构设计与实现 229
15.1　引言 229
15.2　Swarm架构 230
15.2.1　Swarm Node 231
15.2.2　Docker Node 231
15.2.3　node discovery 231
15.2.4　scheduler 232
15.3　Swarm命令 232
15.3.1　swarm create 232
15.3.2　swarm manage 232
15.3.3　swarm join 233
15.3.4　swarm list 234
15.4　总结 234
第16章　Machine架构设计与实现 235
16.1　引言 235
16.2　Machine架构 236
16.2.1　Machine 237
16.2.2　Store 237
16.2.3　Host 237
16.2.4　Driver 238
16.2.5　Provisioner 238
16.2.6　Machine运行流程 239
16.3　Machine与Swarm的结合 240
16.4　总结 241
第17章　Compose架构设计与实现 242
17.1　引言 242
17.2　Compose介绍 242
17.3　Compose架构 243
17.4　Compose评价 246
17.4.1　Compose单机能力 246
17.4.2　Compose跨节点能力 247
17.4.3　Compose与Swarm 247
17.5　总结 247