三、docker 架构 2 各个模块的功能
主要的模块有：Docker Client、Docker Daemon、Docker Registry、Graph、Driver、libcontainer 以及 Docker container。
1、docker client
docker client 是 docker 架构中用户用来和 docker daemon 建立通信的客户端，用户使用的可执行文件为 docker，通过 docker 命令行工具可以发起众多管理 container 的请求。
docker client 可以通过一下三种方式和 docker daemon 建立通信：
tcp://host:port
unix:path_to_socket
fd://socketfd。
docker client 可以通过设置命令行 flag 参数的形式设置安全传输层协议(TLS)的有关参数，保证传输的安全性。
docker client 发送容器管理请求后，由 docker daemon 接受并处理请求，当 docker client 接收到返回的请求相应并简单处理后，docker client 一次完整的生命周期就结束了，当需要继续发送容器管理请求时，用户必须再次通过 docker 可以执行文件创建 docker client。
2、docker daemon
docker daemon 是 docker 架构中一个常驻在后台的系统进程，功能是：接收处理 docker client 发送的请求。该守护进程在后台启动一个 server，server 负载接受 docker client 发送的请求；接受请求后，server 通过路由与分发调度，找到相应的 handler 来执行请求。
docker daemon 启动所使用的可执行文件也为 docker，与 docker client 启动所使用的可执行文件 docker 相同，在 docker 命令执行时，通过传入的参数来判别 docker daemon 与 docker client。
docker daemon 的架构可以分为：docker server、engine、job。
3、docker server
docker server 在 docker 架构中时专门服务于 docker client 的 server，该 server 的功能时：接受并调度分发 docker client 发送的请求，架构图如下：
在 Docker 的启动过程中，通过包 gorilla/mux（golang 的类库解析），创建了一个 mux.Router，提供请求的路由功能。在 Golang 中，gorilla/mux 是一个强大的 URL 路由器以及调度分发器。该 mux.Router 中添加了众多的路由项，每一个路由项由HTTP请求方法（PUT、POST、GET或DELETE）、URL、Handler 三部分组成。
若 Docker Client 通过 HTTP 的形式访问 Docker Daemon，创建完 mux.Router 之后，Docker 将 Server 的监听地址以及 mux.Router 作为参数，创建一个 httpSrv=http.Server{}，最终执行 httpSrv.Serve() 为请求服务。
在 Server 的服务过程中，Server 在 listener 上接受 Docker Client 的访问请求，并创建一个全新的 goroutine 来服务该请求。在 goroutine 中，首先读取请求内容，然后做解析工作，接着找到相应的路由项，随后调用相应的 Handler 来处理该请求，最后 Handler 处理完请求之后回复该请求。
需要注意的是：Docker Server 的运行在 Docker 的启动过程中，是靠一个名为 serveapi 的 job 的运行来完成的。原则上，Docker Server 的运行是众多 job 中的一个，但是为了强调 Docker Server 的重要性以及为后续 job 服务的重要特性，将该 serveapi 的 job 单独抽离出来分析，理解为 Docker Server。
4、engine
Engine 是 Docker 架构中的运行引擎，同时也 Docker 运行的核心模块。它扮演 Docker container 存储仓库的角色，并且通过执行 job 的方式来操纵管理这些容器。
在 Engine 数据结构的设计与实现过程中，有一个 handler 对象。该 handler 对象存储的都是关于众多特定 job 的 handler 处理访问。举例说明，Engine 的 handler 对象中有一项为：{“create”: daemon.ContainerCreate}，则说明当名为 create 的 job 在运行时，执行的是 daemon.ContainerCreate 的 handler 。
5、job
一个 Job 可以认为是 Docker 架构中 Engine 内部最基本的工作执行单元。Docker 可以做的每一项工作，都可以抽象为一个 job。例如：在容器内部运行一个进程，这是一个 job；创建一个新的容器，这是一个 job，从 Internet 上下载一个文档，这是一个 job；包括之前在 Docker Server 部分说过的，创建 Server 服务于 HTTP 的 API，这也是一个 job，等等。
Job 的设计者，把 Job 设计得与 Unix 进程相仿。比如说：Job 有一个名称，有参数，有环境变量，有标准的输入输出，有错误处理，有返回状态等。
6、docker registry
Docker Registry 是一个存储容器镜像的仓库。而容器镜像是在容器被创建时，被加载用来初始化容器的文件架构与目录。
在 Docker 的运行过程中，Docker Daemon 会与 Docker Registry 通信，并实现搜索镜像、下载镜像、上传镜像三个功能，这三个功能对应的 job 名称分别为 search ， pull 与 push 。
其中，在 Docker 架构中，Docker 可以使用公有的 Docker Registry ，即大家熟知的 Docker Hub，如此一来，Docker 获取容器镜像文件时，必须通过互联网访问 Docker Hub；同时 Docker 也允许用户构建本地私有的 Docker Registry，这样可以保证容器镜像的获取在内网完成。
7、Graph
**Graph 在 Docker 架构中扮演已下载容器镜像的保管者，以及已下载容器镜像之间关系的记录者。**一方面，Graph 存储着本地具有版本信息的文件系统镜像，另一方面也通过 GraphDB 记录着所有文件系统镜像彼此之间的关系。
Graph 的架构如下：
其中，GraphDB 是一个构建在 SQLite 之上的小型图数据库，实现了节点的命名以及节点之间关联关系的记录。它仅仅实现了大多数图数据库所拥有的一个小的子集，但是提供了简单的接口表示节点之间的关系。
同时在 Graph 的本地目录中，关于每一个的容器镜像，具体存储的信息有：该容器镜像的元数据，容器镜像的大小信息，以及该容器镜像所代表的具体 rootfs。
8、driver
**Driver 是 Docker 架构中的驱动模块。**通过 Driver 驱动，Docker 可以实现对 Docker 容器执行环境的定制。由于 Docker 运行的生命周期中，并非用户所有的操作都是针对 Docker 容器的管理，另外还有关于 Docker 运行信息的获取，Graph 的存储与记录等。因此，为了将 Docker 容器的管理从 Docker Daemon 内部业务逻辑中区分开来，设计了 Driver 层驱动来接管所有这部分请求。
在 Docker Driver 的实现中，可以分为以下三类驱动：
graphdriver
networkdriver
execdriver
graphdriver 主要用于完成容器镜像的管理，包括存储与获取。即当用户需要下载指定的容器镜像时，graphdriver 将容器镜像存储在本地的指定目录；同时当用户需要使用指定的容器镜像来创建容器的 rootfs 时，graphdriver 从本地镜像存储目录中获取指定的容器镜像。
在 graphdriver 的初始化过程之前，有 4 种文件系统或类文件系统在其内部注册，它们分别是 aufs、btrfs、vfs 和 devmapper。而 Docker 在初始化之时，通过获取系统环境变量 DOCKER_DRIVER 来提取所使用 driver 的指定类型。而之后所有的 graph 操作，都使用该 driver 来执行。
graphdriver 的架构如下：
networkdriver 的用途是完成 Docker 容器网络环境的配置，其中包括 Docker 启动时为 Docker 环境创建网桥；Docker 容器创建时为其创建专属虚拟网卡设备；以及为 Docker 容器分配 IP、端口并与宿主机做端口映射，设置容器防火墙策略等。networkdriver 的架构如下：
execdriver 作为 Docker 容器的执行驱动，负责创建容器运行命名空间，负责容器资源使用的统计与限制，负责容器内部进程的真正运行等。在 execdriver 的实现过程中，原先可以使用 LXC 驱动调用 LXC 的接口，来操纵容器的配置以及生命周期，而现在 execdriver 默认使用 native 驱动，不依赖于 LXC。
具体体现在 Daemon 启动过程中加载的 ExecDriverflag 参数，该参数在配置文件已经被设为 native 。这可以认为是 Docker 在 1.2 版本上一个很大的改变，或者说 Docker 实现跨平台的一个先兆。execdriver 架构如下：
9、libcontainer
libcontainer 是 Docker 架构中一个使用 Go 语言设计实现的库，设计初衷是希望该库可以不依靠任何依赖，直接访问内核中与容器相关的 API。
正是由于 libcontainer 的存在，Docker 可以直接调用 libcontainer，而最终操纵容器的 namespace、cgroups、apparmor、网络设备以及防火墙规则等。这一系列操作的完成都不需要依赖LXC或者其他包。libcontainer架构如下
另外，libcontainer 提供了一整套标准的接口来满足上层对容器管理的需求。或者说，libcontainer 屏蔽了 Docker 上层对容器的直接管理。又由于 libcontainer 使用 Go 这种跨平台的语言开发实现，且本身又可以被上层多种不同的编程语言访问，因此很难说，未来的 Docker 就一定会紧紧地和 Linux 捆绑在一起。而于此同时，Microsoft 在其著名云计算平台 Azure 中，也添加了对 Docker 的支持，可见 Docker 的开放程度与业界的火热度。
暂不谈 Docker，由于 libcontainer 的功能以及其本身与系统的松耦合特性，很有可能会在其他以容器为原型的平台出现，同时也很有可能催生出云计算领域全新的项目。
10、docker container
Docker container（Docker容器）是 Docker 架构中服务交付的最终体现形式。
Docker 按照用户的需求与指令，订制相应的 Docker 容器：
用户通过指定容器镜像，使得Docker容器可以自定义 rootfs 等文件系统；
用户通过指定计算资源的配额，使得 Docker 容器使用指定的计算资源；
用户通过配置网络及其安全策略，使得 Docker 容器拥有独立且安全的网络环境；
用户通过指定运行的命令，使得 Docker 容器执行指定的工作。
参考：
