【Day 4】Docker 架構與底層實現

前言

終於進到個人最期待的部分～～希望今晚能夠精神奕奕地完成！

前幾篇都是關於 Docker 簡介，還有複習一些基礎操作來對 Docker 更熟悉一些。這篇終於要來看看 Docker 的 client-server 架構，還有它利用了那些 Linux kernel 的功能來實現容器技術。希望寫完這篇，能幫助我更容易掌握之後要寫的 Docker 網絡配置、容器間溝通等。

Let's Go ~!

Docker 的 client-server 架構

Docker 分為 client 和 server 端。所以實際上安裝 Docker Desktop（原名 Docker for Windows）的時候，就囊括了所有 Docker 需要的工具們，client 端工具（Docker CLI 或 docker）和 server 端工具（Docker Engine / Docker Daemon / dockerd）就是其中之二。當然還有其他可能會用到的工具，像是 docker-compose、kubernetes等等。（詳見官方文件 What’s included in the installer）。

※題外話：之前一直不知道為啥 Docker Engine 又稱作 Docker Daemon？Daemon 是什麼？看到鳥哥的這篇覺得描述得很清楚～

系統為了某些功能必須要提供一些服務 （service），實現這些服務的背後程式就稱作 daemon。例如，實現循環型例行性工作排程服務（service）的程式為 crond 這個 daemon 啦。

Docker CLI 與 Docker Daemon 間的關係與溝通

當在 command line 下 docker 指令，可能會以為 docker 這個指令幫我做了 docker 相關物件的處理。事實上，接收指令的是 client 端，它接收到指令後，替我們向 server 端發出請求；真正進行創建、啟動、管理 container／image／volume／網絡溝通的，是背後 server 端的 docker daemon（dockerd）。

dockerd（Server）是個持續運作的程序（process），負責管理 docker 物件們（object、image）。docker（CLI）可透過 REST API 向 dockerd 提出請求，也可透過 socker 來進行雙向溝通。

可採用的 Socket 管道主要有三種：
［官方文件 Daemon Socket Option］

1. ［預設］UNIX domain socket / IPC socket（Inter-Process Communication 行程間通訊）
   （關於 UNIX domain socket 可參考 UNIX Domain Socket使用）

   • 用於：同機上的 client & server 溝通（透過 Docker Desktop 一起裝的 c & s 即屬此類）
   • 補充 UNIX domain socket / IPC socket：
     • 同主機上的 process 間通訊
     • 不用經過網路協議、校驗等，而直接複製應用層級資料給對象 process
     • 不使用 <ip>:<port> 來識別 process，而採用 .sock 檔案路徑作為 process 識別
     • client & server 會綁定到同一個 .sock 檔位置，用它來交換資料。docker 預設會把 socket 檔建於 /var/run/docker.sock

2. tcp

   • 用於：與遠端 server 溝通（例如，想在 WSL 使用 docker 時，就會需要在 WSL 上面載 docker，並遠端連線到 dockerd）
   • 注意：透過 tcp 連線到 daemon 都不會經過加密與驗證，可透過 2375 port 來監聽 -H tcp://0.0.0.0:2375（-H：配置讓 docker daemon 監聽 socket，若要一次監聽多個 sockets 則可接多個 -H）

It is conventional to use port 2375 for un-encrypted, and port 2376 for encrypted communication with the daemon.
—— Docker 官方文件

1. fd
   • 用於：systemd-based systems。用法同上 -H fd://

底層實現

關於 docker 底層使用到的 Linux kernel 功能，官方文件也有簡單介紹。主要用到這四項：

1. Namespaces
2. Control Groups（cgroup）
3. Union FS（Union File System）
4. Container Format

這幾條的詳細內容之後再補上～

結語

等之後補齊再來結語吧～

參考資料

• 書籍：

  • Docker——從入門到實踐

• Docker 官方文件：

  • What’s included in the installer
  • Docker Engine overview
  • dockerd

• 其他資料：

  • UNIX Domain Socket使用