《Docker从浅入深》也同步在github上，可以前去看看，欢迎star喔～～
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Docker 的操作围绕镜像、容器、仓库三大核心概念。在学架构设计之前，我们需要先了解 Docker 的三个核心概念。
1. Docker 核心概念
1.1 镜像
镜像是什么呢？通俗地讲，它是一个只读的文件和文件夹组合。它包含了容器运行时所需要的所有基础文件和配置信息，是容器启动的基础。所以你想启动一个容器，那首先必须要有一个镜像。镜像是 Docker 容器启动的先决条件。
如果你想要使用一个镜像，你可以用这两种方式：
- 自己创建镜像。通常情况下，一个镜像是基于一个基础镜像构建的，你可以在基础镜像上添加一些用户自定义的内容。例如你可以基于
centos镜像制作你自己的业务镜像，首先安装nginx服务，然后部署你的应用程序，最后做一些自定义配置，这样一个业务镜像就做好了。 - 从功能镜像仓库拉取别人制作好的镜像。一些常用的软件或者系统都会有官方已经制作好的镜像，例如
nginx、ubuntu、centos、mysql等，你可以到 Docker Hub 搜索并下载它们。
1.2 容器
容器是什么呢？容器是 Docker 的另一个核心概念。通俗地讲，容器是镜像的运行实体。镜像是静态的只读文件，而容器带有运行时需要的可写文件层，并且容器中的进程属于运行状态。即容器运行着真正的应用进程。容器有初建、运行、停止、暂停和删除五种状态。
虽然容器的本质是主机上运行的一个进程，但是容器有自己独立的命名空间隔离和资源限制。也就是说，在容器内部，无法看到主机上的进程、环境变量、网络等信息，这是容器与直接运行在主机上进程的本质区别。
1.3 仓库
Docker 的镜像仓库类似于代码仓库，用来存储和分发 Docker 镜像。镜像仓库分为公共镜像仓库和私有镜像仓库。
目前，Docker Hub 是 Docker 官方的公开镜像仓库，它不仅有很多应用或者操作系统的官方镜像，还有很多组织或者个人开发的镜像供我们免费存放、下载、研究和使用。除了公开镜像仓库，你也可以构建自己的私有镜像仓库，在第 5 课时，我会带你搭建一个私有的镜像仓库。
1.4 镜像、容器、仓库，三者之间的联系
可以看到，镜像是容器的基石，容器是由镜像创建的。一个镜像可以创建多个容器，容器是镜像运行的实体。仓库就非常好理解了，就是用来存放和分发镜像的。
了解了 Docker 的三大核心概念，接下来认识下 Docker 的核心架构和一些重要的组件。
2. Docker 架构
在了解 Docker 架构前，我先说下相关的背景知识——容器的发展史。
容器技术随着 Docker 的出现变得炙手可热，所有公司都在积极拥抱容器技术。此时市场上除了有 Docker 容器，还有很多其他的容器技术，比如 CoreOS 的 rkt、lxc 等。容器技术百花齐放是好事，但也出现了很多问题。比如容器技术的标准到底是什么？容器标准应该由谁来制定？
也许你可能会说， Docker 已经成为了事实标准，把 Docker 作为容器技术的标准不就好了？事实并没有想象的那么简单。因为那时候不仅有容器标准之争，编排技术之争也十分激烈。当时的编排技术有三大主力，分别是 Docker Swarm、Kubernetes 和 Mesos
在这样的背景下，最终爆发了容器大战，OCI也正是在这样的背景下应运而生。
OCI全称为开放容器标准（Open Container Initiative），它是一个轻量级，开放的治理结构。OCI组织在 Linux 基金会的大力支持下，于 2015 年 6 月份正式注册成立。基金会旨在为用户围绕工业化容器的格式和镜像运行时，制定一个开放的容器标准。目前主要有两个标准文档：容器运行时标准 （runtime spec）和容器镜像标准（image spec）。
正是由于容器的战争，才导致 Docker 不得不在战争中改变一些技术架构。最终形成了下图所示的技术架构。
Docker 架构图
C/S（客户端 / 服务器）模式，主要由客户端和服务端两大部分组成。客户端负责发送操作指令，服务端负责接收和处理指令。客户端和服务端通信有多种方式，即可以在同一台机器上通过UNIX套接字通信，也可以通过网络连接远程通信。
下面我逐一介绍客户端和服务端。
2.1 Docker 客户端
docker 命令是 Docker 用户与 Docker 服务端交互的主要方式。除了使用 docker 命令的方式，还可以使用直接请求 REST API 的方式与 Docker 服务端交互，甚至还可以使用各种语言的 SDK 与 Docker 服务端交互。目前社区维护着 Go、Java、Python、PHP 等数十种语言的 SDK，足以满足你的日常需求。如Python中的docker-py库。
2.2 Docker 服务端
dockerd 是一个非常重要的后台管理进程，默认的配置文件为/etc/docker/daemon.json。它负责响应和处理来自 Docker 客户端的请求，然后将客户端的请求转化为 Docker 的具体操作。例如镜像、容器、网络和挂载卷等具体对象的操作和管理。
Docker 从诞生到现在，服务端经历了多次架构重构。起初，服务端的组件是全部集成在 docker 二进制里。但是从 1.11 版本开始， dockerd 已经成了独立的二进制，此时的容器也不是直接由 dockerd 来启动了，而是集成了 containerd、runC 等多个组件。
虽然 Docker 的架构在不停重构，但是各个模块的基本功能和定位并没有变化。它和一般的 C/S 架构系统一样，Docker 服务端模块负责和 Docker 客户端交互，并管理 Docker 的容器、镜像、网络等资源。
2.3 Docker 重要组件
看下 Docker 都有哪些工具和组件。在 Docker 安装路径下/usr/bin
先简单介绍一下 Docker 的两个至关重要的组件：runc和containerd。
-
runc是 Docker 官方按照 OCI 容器运行时标准的一个实现。通俗地讲，runc是一个用来运行容器的轻量级工具，是真正用来运行容器的。 -
containerd是 Docker 服务端的一个核心组件，它是从dockerd中剥离出来的 ，它的诞生完全遵循 OCI 标准，是容器标准化后的产物。containerd通过 containerd-shim 启动并管理 runc，可以说containerd真正管理了容器的生命周期。
首先谈谈dockerd,containerd,docker-shim,runc，每个组件是用来干嘛的
2.3.1）dockerd
2.3.2）containerd
2.3.3）containerd-shim containerd-shim是一个真实运行的容器的真实垫片载体，每启动一个容器都会起一个新的containerd-shim的一个进程，他直接通过指定的三个参数：容器id，boundle目录（containerd的对应某个容器生成的目录，一般位于：/var/run/docker/libcontainerd/containerID），运行是二进制（默认为runc）来调用runc的api创建一个容器（比如创建容器：最后拼装的命令如下：runc create）
2.3.4）runc runc是一个命令行工具端，他根据OCI（开放容器组织）的标准来创建和运行容器。
3. Docker 各组件之间的关系
首先通过以下命令来启动一个 busybox 容器：
docker run -d busybox sleep 3600
为了验证Docker 各组件之间的调用关系，下面使用 pstree 命令查看一下进程父子关系：
systemd(1)─┬─Xvfb(17214)─┬─{llvmpipe-0}(18510)
│ ├─{llvmpipe-1}(18511)
│ ├─{llvmpipe-2}(18512)
│ └─{llvmpipe-3}(18513)
├─accounts-daemon(1327)─┬─{gdbus}(1495)
│ └─{gmain}(1492)
├─acpid(1203)
├─agetty(23750)
├─atd(1223,daemon)
├─containerd(22211)─┬─containerd-shim(8473)─┬─sleep(8491)
│ │ ├─{containerd-shim}(8474)
│ │ ├─{containerd-shim}(8475)
│ │ ├─{containerd-shim}(8476)
│ │ ├─{containerd-shim}(8477)
│ │ ├─{containerd-shim}(8478)
│ │ ├─{containerd-shim}(8479)
│ │ ├─{containerd-shim}(8480)
│ │ └─{containerd-shim}(8482)
│ ├─{containerd}(22216)
│ ├─{containerd}(22217)
│ ├─{containerd}(22218)
│ ├─{containerd}(22219)
│ ├─{containerd}(22220)
│ ├─{containerd}(22227)
│ ├─{containerd}(22228)
│ ├─{containerd}(22229)
│ ├─{containerd}(22231)
│ ├─{containerd}(22232)
│ ├─{containerd}(22233)
│ ├─{containerd}(22234)
│ ├─{containerd}(22369)
│ ├─{containerd}(22375)
│ ├─{containerd}(23023)
│ ├─{containerd}(24119)
│ ├─{containerd}(31016)
│ ├─{containerd}(32704)
│ ├─{containerd}(7339)
│ ├─{containerd}(23491)
│ ├─{containerd}(23596)
│ ├─{containerd}(23889)
│ ├─{containerd}(23894)
│ ├─{containerd}(24535)
│ ├─{containerd}(31378)
│ ├─{containerd}(32403)
│ ├─{containerd}(32404)
│ ├─{containerd}(15398)
│ ├─{containerd}(15399)
│ ├─{containerd}(15805)
│ └─{containerd}(16319)
├─cron(20629)
├─dbus-daemon(1227,messagebus)
├─dhclient(1023)
├─dockerd(6901)─┬─{dockerd}(6903)
│ ├─{dockerd}(6904)
│ ├─{dockerd}(6905)
│ ├─{dockerd}(6906)
│ ├─{dockerd}(6907)
│ ├─{dockerd}(6908)
│ ├─{dockerd}(6909)
│ ├─{dockerd}(6910)
│ ├─{dockerd}(6912)
│ ├─{dockerd}(6913)
│ ├─{dockerd}(6914)
│ └─{dockerd}(6915)
├─irqbalance(1468)
├─iscsid(1140)
├─iscsid(1141)
├─lvmetad(479)
├─lxcfs(1215)─┬─{lxcfs}(1337)
│ ├─{lxcfs}(1340)
│ ├─{lxcfs}(9044)
│ ├─{lxcfs}(23720)
│ └─{lxcfs}(9313)
├─mdadm(1453)
├─mysqld(31859,mysql)─┬─{mysqld}(31871)
│ ├─{mysqld}(31872)
│ ├─{mysqld}(31873)
│ ├─{mysqld}(31874)
│ ├─{mysqld}(31875)
│ ├─{mysqld}(31876)
│ ├─{mysqld}(31877)
│ ├─{mysqld}(31878)
│ ├─{mysqld}(31879)
│ ├─{mysqld}(31880)
│ ├─{mysqld}(31881)
│ ├─{mysqld}(31882)
│ ├─{mysqld}(31884)
│ ├─{mysqld}(31885)
│ ├─{mysqld}(31886)
│ ├─{mysqld}(31887)
│ ├─{mysqld}(31888)
│ ├─{mysqld}(31889)
│ ├─{mysqld}(31890)
│ ├─{mysqld}(31891)
│ ├─{mysqld}(31892)
│ ├─{mysqld}(31893)
│ ├─{mysqld}(31894)
│ ├─{mysqld}(31895)
│ ├─{mysqld}(31896)
│ ├─{mysqld}(31897)
│ ├─{mysqld}(30641)
│ ├─{mysqld}(15274)
│ ├─{mysqld}(10442)
│ ├─{mysqld}(26016)
│ ├─{mysqld}(10137)
│ ├─{mysqld}(1973)
│ ├─{mysqld}(23981)
│ └─{mysqld}(18314)
├─nginx(10152)─┬─nginx(10153,www-data)
│ ├─nginx(10154,www-data)
│ ├─nginx(10155,www-data)
│ └─nginx(10156,www-data)
├─polkitd(1512)─┬─{gdbus}(1516)
│ └─{gmain}(1514)
├─python(1190)
├─rsyslogd(1212,syslog)─┬─{in:imklog}(1440)
│ ├─{in:imuxsock}(1439)
│ └─{rs:main Q:Reg}(1441)
├─sshd(1499)───sshd(4622)─┬─bash(4678)─┬─pstree(8779)
│ │ └─systemctl(7769)───pager(7774)
│ ├─bash(8773)───sleep(8778)
│ └─sftp-server(4693)
├─supervisord(29467)
├─supervisord(29644)
├─systemd(1700)───(sd-pam)(1704)
├─systemd-journal(424)
├─systemd-logind(1193)
├─systemd-timesyn(544,systemd-timesync)───{sd-resolve}(559)
├─systemd-udevd(501)
├─top(19260)
├─top(19447)
├─uwsgi(10063)───uwsgi(10077)
└─wrapper(1490)─┬─java(1559)─┬─{java}(1567)
│ ├─{java}(1570)
│ ├─{java}(1572)
│ ├─{java}(1574)
│ ├─{java}(1576)
│ ├─{java}(1584)
│ ├─{java}(1586)
│ ├─{java}(1589)
│ ├─{java}(1603)
│ ├─{java}(1605)
│ ├─{java}(1607)
│ ├─{java}(1610)
│ ├─{java}(1612)
│ ├─{java}(1614)
│ ├─{java}(1628)
│ ├─{java}(1651)
│ └─{java}(1655)
└─{wrapper}(1493)
可以分别发现有两个进行，分别是：dockerd与containerd。而dockerd通过 gRPC 与containerd通信。当执行 docker run 命令（通过 busybox 镜像创建并启动容器）时，containerd 会创建 containerd-shim 充当 “垫片” 进程（进程PID为8473），然后启动容器的真正进程 sleep 3600 。这个过程和架构图是完全一致的。
再次创建一个容器，再来观察containerd进程的情况，下面先执行容器的创建：
docker run -d busybox sleep 3600
下面使用 pstree 命令查看一下进程父子关系：
systemd(1)─┬─Xvfb(17214)─┬─{llvmpipe-0}(18510)
│ ├─{llvmpipe-1}(18511)
│ ├─{llvmpipe-2}(18512)
│ └─{llvmpipe-3}(18513)
├─accounts-daemon(1327)─┬─{gdbus}(1495)
│ └─{gmain}(1492)
├─acpid(1203)
├─agetty(23750)
├─atd(1223,daemon)
├─containerd(22211)─┬─containerd-shim(8473)─┬─sleep(8491)
│ │ ├─{containerd-shim}(8474)
│ │ ├─{containerd-shim}(8475)
│ │ ├─{containerd-shim}(8476)
│ │ ├─{containerd-shim}(8477)
│ │ ├─{containerd-shim}(8478)
│ │ ├─{containerd-shim}(8479)
│ │ ├─{containerd-shim}(8480)
│ │ ├─{containerd-shim}(8482)
│ │ └─{containerd-shim}(8820)
│ ├─containerd-shim(9297)─┬─sleep(9316)
│ │ ├─{containerd-shim}(9298)
│ │ ├─{containerd-shim}(9299)
│ │ ├─{containerd-shim}(9300)
│ │ ├─{containerd-shim}(9301)
│ │ ├─{containerd-shim}(9302)
│ │ ├─{containerd-shim}(9303)
│ │ ├─{containerd-shim}(9304)
│ │ ├─{containerd-shim}(9306)
│ │ └─{containerd-shim}(9343)
│ ├─{containerd}(22216)
│ ├─{containerd}(22217)
│ ├─{containerd}(22218)
│ ├─{containerd}(22219)
│ ├─{containerd}(22220)
│ ├─{containerd}(22227)
│ ├─{containerd}(22228)
│ ├─{containerd}(22229)
│ ├─{containerd}(22231)
│ ├─{containerd}(22232)
│ ├─{containerd}(22233)
│ ├─{containerd}(22234)
│ ├─{containerd}(22369)
│ ├─{containerd}(22375)
│ ├─{containerd}(23023)
│ ├─{containerd}(24119)
│ ├─{containerd}(31016)
│ ├─{containerd}(32704)
│ ├─{containerd}(7339)
│ ├─{containerd}(23491)
│ ├─{containerd}(23596)
│ ├─{containerd}(23889)
│ ├─{containerd}(23894)
│ ├─{containerd}(24535)
│ ├─{containerd}(31378)
│ ├─{containerd}(32403)
│ ├─{containerd}(32404)
│ ├─{containerd}(15398)
│ ├─{containerd}(15399)
│ ├─{containerd}(15805)
│ └─{containerd}(16319)
├─cron(20629)
├─dbus-daemon(1227,messagebus)
├─dhclient(1023)
├─dockerd(6901)─┬─{dockerd}(6903)
│ ├─{dockerd}(6904)
│ ├─{dockerd}(6905)
│ ├─{dockerd}(6906)
│ ├─{dockerd}(6907)
│ ├─{dockerd}(6908)
│ ├─{dockerd}(6909)
│ ├─{dockerd}(6910)
│ ├─{dockerd}(6912)
│ ├─{dockerd}(6913)
│ ├─{dockerd}(6914)
│ └─{dockerd}(6915)
├─irqbalance(1468)
├─iscsid(1140)
├─iscsid(1141)
├─lvmetad(479)
├─lxcfs(1215)─┬─{lxcfs}(1337)
│ ├─{lxcfs}(1340)
│ ├─{lxcfs}(9044)
│ ├─{lxcfs}(23720)
│ └─{lxcfs}(9313)
├─mdadm(1453)
├─mysqld(31859,mysql)─┬─{mysqld}(31871)
│ ├─{mysqld}(31872)
│ ├─{mysqld}(31873)
│ ├─{mysqld}(31874)
│ ├─{mysqld}(31875)
│ ├─{mysqld}(31876)
│ ├─{mysqld}(31877)
│ ├─{mysqld}(31878)
│ ├─{mysqld}(31879)
│ ├─{mysqld}(31880)
│ ├─{mysqld}(31881)
│ ├─{mysqld}(31882)
│ ├─{mysqld}(31884)
│ ├─{mysqld}(31885)
│ ├─{mysqld}(31886)
│ ├─{mysqld}(31887)
│ ├─{mysqld}(31888)
│ ├─{mysqld}(31889)
│ ├─{mysqld}(31890)
│ ├─{mysqld}(31891)
│ ├─{mysqld}(31892)
│ ├─{mysqld}(31893)
│ ├─{mysqld}(31894)
│ ├─{mysqld}(31895)
│ ├─{mysqld}(31896)
│ ├─{mysqld}(31897)
│ ├─{mysqld}(30641)
│ ├─{mysqld}(15274)
│ ├─{mysqld}(10442)
│ ├─{mysqld}(26016)
│ ├─{mysqld}(10137)
│ ├─{mysqld}(1973)
│ ├─{mysqld}(23981)
│ └─{mysqld}(18314)
├─nginx(10152)─┬─nginx(10153,www-data)
│ ├─nginx(10154,www-data)
│ ├─nginx(10155,www-data)
不难发现，当执行 docker run 命令时，containerd 会创建 containerd-shim 充当 “垫片” 进程（进程PID为9297），然后启动容器的真正进程 sleep 3600 。
在当前的宿主机器上，可能就存在由上述的不同进程构成的进程树，如下图所示：
