使用前了解架构和原理，能帮助你更好的理解思想和原理。

Docker架构

Docker 包括三个基本概念:

  • 镜像（Image）：Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu16.04 最小系统的 root 文件系统。
  • 容器（Container）：镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。
  • 仓库（Repository）：仓库可看成一个代码控制中心，用来保存镜像。

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。

Docker 面向对象
容器 对象
镜像 类

Docker架构 - 图1

概念 说明
Docker 镜像(Images) Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板，比如 Ubuntu 系统。
Docker 容器(Container) 容器是独立运行的一个或一组应用，是镜像运行时的实体。
Docker 客户端(Client) Docker 客户端通过命令行或者其他工具使用 Docker SDK (https://docs.docker.com/develop/sdk/) 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 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(https://hub.docker.com) 提供了庞大的镜像集合供使用。
一个 Docker Registry 中可以包含多个仓库（Repository）；每个仓库可以包含多个标签（Tag）；每个标签对应一个镜像。
通常，一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像，而标签就常用于对应该软件的各个版本。我们可以通过 <仓库名>:<标签> 的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签，将以 latest 作为默认标签。
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，比如VirtualBox、 Digital Ocean、Microsoft Azure。

Docker使用C/S(客户端-服务器)架构。Docker 客户端与Docker 守护进程进行对话，该守护进程完成了构建，运行和分发Docker容器的繁重工作。Docker客户端和守护程序可以 在同一系统上运行，也可以将Docker客户端连接到远程Docker守护程序。Docker客户端和守护程序在UNIX套接字或网络接口上使用REST API进行通信。
Docker架构 - 图2

Docker daemon 守护程序

Docker守护程序（dockerd）侦听Docker API请求并管理Docker对象，例如图像，容器，网络和磁盘卷。守护程序还可以与其他守护程序通信以管理Docker服务。

Docker client 客户端

Docker客户端（docker）是许多Docker用户与Docker交互的主要方式。当您使用诸如之类的命令时docker run，客户端会将这些命令发送到dockerd，以执行这些命令。该docker命令使用Docker API。Docker客户端可以与多个守护程序通信。

Docker registries 仓库

Docker registries 存储Docker映像。Docker Hub是任何人都可以使用的公共注册表，并且默认情况下，Docker已配置为在Docker Hub上查找映像。您甚至可以运行自己的私人注册表。如果使用Docker数据中心（DDC），则其中包括Docker可信注册表（DTR）。
使用docker pull或docker run命令时，所需的图像将从配置的注册表中提取。使用该docker push命令时，会将映像推送到配置的注册表。

Docker对象

使用Docker时，您正在创建和使用映像，容器，网络，磁盘卷，插件和其他对象。本节是其中一些对象的简要概述。

image 镜像

一个images是用于创建一个docker容器的只读模板。一个image继承自另一个image，类似多层只读文件夹，这样多个image占用的磁盘空间就减少了。

container 容器

image的运行实例，一个image可以有多个container。容器运行时，会自动拷贝image最上一层文件，所有的读写都在这个复制层完成，不会修改镜像本身文件。

Docker引擎

Docker Engine是具有以下主要组件的客户端-服务器应用程序：

  • 服务器是一种长期运行的程序，称为守护程序进程（ dockerd命令）。
  • REST API，它指定程序可以用来与守护程序进行通信并指示其操作的接口。
  • 命令行界面（CLI）客户端（docker命令）。

Docker架构 - 图3
CLI使用Docker REST API通过脚本或直接CLI命令来控制Docker守护程序或与Docker守护程序进行交互。许多其他Docker应用程序都使用基础API和CLI。

底层技术

Docker用Go编写，并利用Linux内核的多个功能来交付其功能。

  • Namespaces 命名空间
  • Control groups 控制组
  • Union file systems 联合文件系统

  • Container format 容器格式化

    Namespaces 命名空间

    Docker使用一种称为namespaces提供容器的隔离工作区的技术。运行容器时，Docker会为该容器创建一组 命名空间。
    这些名称空间提供了一层隔离。容器的每个方面都在单独的名称空间中运行，并且其访问仅限于该名称空间。
    Docker Engine在Linux上使用以下名称空间：

  • pid命名空间：进程隔离（PID：进程ID）。

  • net命名空间：管理网络接口（NET：网络）。
  • ipc命名空间：管理访问IPC资源（IPC：进程间通信）。
  • mnt命名空间：管理文件系统挂载点（MNT：Mount）。
  • uts命名空间：隔离内核和版本标识符。（UTS：Unix时间共享系统）。

    Control groups 控制组

    Linux上的Docker引擎还依赖于另一种称为控制组 （cgroups）的技术。cgroup将应用程序限制为一组特定的资源。控制组允许Docker Engine将可用的硬件资源共享给容器，并有选择地实施限制和约束。例如，您可以限制特定容器可用的内存。

    Union file systems 联合文件系统

    联合文件系统或UnionFS是通过创建图层进行操作的文件系统，使其非常轻便且快速。Docker Engine使用UnionFS为容器提供构建模块。Docker Engine可以使用多个UnionFS变体，包括AUFS，btrfs，vfs和DeviceMapper。

    Container format 容器格式化

    Docker Engine将名称空间，控制组和UnionFS组合到一个称为容器格式的包装器中。默认容器格式为libcontainer。将来，Docker可能会通过与BSD Jails或Solaris Zones等技术集成来支持其他容器格式。