自己动手写Docker

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内容简介

通过讲解 Docker 使用到的各种底层技术，例如Namespace、Cgroups等来自己一步步动手完成一个简单版本的Docker。在自己动手的过程中，从而对Docker 这个技术有一个整体、细致的了解。能够明白Docker 的原理以及结构，从而加深对目前炽手可热的Docker 技术的理解，方便解决工作中使用Docker 遇到的各种问题。

作者简介

2015年在 IBM CDL 从事研发工程师工作，方向为云计算与虚拟化。2016年初加入阿里云，就职容器服务，从事Docker 研发与容器化技术解决方案。

目 录

目录
第1章　容器与开发语言………………………………………………………………………1
1.1　Docker ………………………………………………………………………………1
1.1.1　简介 …………………………………………………………………………1
1.1.2　容器和虚拟机比较 …………………………………………………………2
1.1.3　容器加速开发效率 …………………………………………………………3
1.1.4　利用容器合作开发 …………………………………………………………4
1.1.5　利用容器快速扩容 …………………………………………………………4
1.1.6　安装使用Docker ……………………………………………………………4
1.2　Go ……………………………………………………………………………………5
1.2.1　描述 …………………………………………………………………………5
1.2.2　安装Go ………………………………………………………………………6
1.2.3　配置GOPATH ………………………………………………………………6
1.3　小结 …………………………………………………………………………………7
第2章　基础技术………………………………………………………………………………8
2.1　Linux Namespace 介绍 ………………………………………………………………8
2.1.1　概念 …………………………………………………………………………8
2.1.2　UTS Namespace ………………………………………………………………10
2.1.3　IPC Namespace ………………………………………………………………11
2.1.4　PID Namespace ………………………………………………………………13
2.1.5　Mount Namespace ……………………………………………………………14
2.1.6　User Namespace ………………………………………………………………16
2.1.7　Network Namespace ………………………………………………………… 18
2.2　Linux Cgroups 介绍 ………………………………………………………………… 20
2.2.1　什么是Linux Cgroups ……………………………………………………… 20
2.2.2　Docker 是如何使用Cgroups 的 …………………………………………… 24
2.2.3　用Go 语言实现通过cgroup 限制容器的资源 …………………………… 25
2.3　Union File System …………………………………………………………………… 26
2.3.1　什么是Union File System …………………………………………………… 26
2.3.2　AUFS ………………………………………………………………………… 27
2.3.3　Docker 是如何使用AUFS 的 ……………………………………………… 27
2.3.4　自己动手写AUFS…………………………………………………………… 34
2.4　小结 ………………………………………………………………………………… 37
第3 章　构造容器……………………………………………………………………………… 38
3.1　构造实现run 命令版本的容器 …………………………………………………… 38
3.1.1　Linux proc 文件系统介绍 …………………………………………………… 38
3.1.2　实现 run 命令 ……………………………………………………………… 39
3.2　增加容器资源限制 ………………………………………………………………… 45
3.2.1　定义Cgroups 的数据结构 ………………………………………………… 45
3.2.2　在启动容器时增加资源限制的配置 ……………………………………… 51
3.3　增加管道及环境变量识别 ………………………………………………………… 53
3.4　小结 ………………………………………………………………………………… 58
第4 章　构造镜像……………………………………………………………………………… 59
4.1　使用busybox 创建容器 …………………………………………………………… 59
4.1.1　busybox ……………………………………………………………………… 59
4.1.2　pivot_root …………………………………………………………………… 60
4.2　使用AUFS 包装busybox …………………………………………………………… 63
4.3　实现volume 数据卷 ………………………………………………………………… 67
4.4　实现简单镜像打包 ………………………………………………………………… 75
4.5　小结 ………………………………………………………………………………… 77
第5 章　构建容器进阶………………………………………………………………………… 78
5.1　实现容器的后台运行 ……………………………………………………………… 78
5.2　实现查看运行中容器 ……………………………………………………………… 82
5.2.1　准备数据 …………………………………………………………………… 82
5.2.2　实现mydocker ps …………………………………………………………… 87
5.3　实现查看容器日志 ………………………………………………………………… 90
5.4　实现进入容器Namespace ………………………………………………………… 93
5.4.1　setns ………………………………………………………………………… 94
5.4.2　Cgo …………………………………………………………………………… 94
5.4.3　实现命令 …………………………………………………………………… 94
5.5　实现停止容器 ……………………………………………………………………… 100
5.6　实现删除容器 ……………………………………………………………………… 104
5.7　实现通过容器制作镜像 …………………………………………………………… 105
5.8　实现容器指定环境变量运行 ……………………………………………………… 117
5.8.1　修改runCommand …………………………………………………………… 117
5.8.2　修改Run 函数 ……………………………………………………………… 117
5.8.3　修改NewParentProcess 函数 ……………………………………………… 118
5.8.4　修改mydocker exec 命令 …………………………………………………… 119
5.9　小结 ………………………………………………………………………………… 121
第6 章　容器网络……………………………………………………………………………… 122
6.1　网络虚拟化技术介绍 ……………………………………………………………… 122
6.1.1　Linux 虚拟网络设备 ………………………………………………………… 122
6.1.2　Linux 路由表 ………………………………………………………………… 124
6.1.3　Linux iptables ………………………………………………………………… 126
6.1.4　Go 语言网络库介绍 ………………………………………………………… 127
6.2　构建容器网络模型 ………………………………………………………………… 128
6.2.1　模型 ………………………………………………………………………… 128
6.2.2　调用关系 …………………………………………………………………… 130
6.3　容器地址分配 ……………………………………………………………………… 137
6.3.1　bitmap 算法介绍 …………………………………………………………… 138
6.3.2　数据结构定义 ……………………………………………………………… 138
6.3.3　地址分配的实现 …………………………………………………………… 140
6.3.4　地址释放的实现 …………………………………………………………… 142
6.3.5　测试 ………………………………………………………………………… 142
6.4　创建Bridge 网络 …………………………………………………………………… 144
6.4.1　Bridge Driver Create 实现 …………………………………………………… 144
6.4.2　Bridge Driver 初始化Linux Bridge 流程 …………………………………… 144
6.4.3　Bridge Driver Delete 实现 …………………………………………………… 148
6.4.4　测试 ………………………………………………………………………… 148
6.5　在Bridge 网络创建容器 …………………………………………………………… 149
6.5.1　挂载容器端点的流程 ……………………………………………………… 150
6.5.2　测试 ………………………………………………………………………… 156
6.6　容器跨主机网络 …………………………………………………………………… 159
6.6.1　跨主机容器网络的IPAM …………………………………………………… 160
6.6.2　跨主机容器网络通信的常见实现方式 …………………………………… 161
6.7　小结 ………………………………………………………………………………… 163
第7 章　高级实践……………………………………………………………………………… 164
7.1　使用mydocker 创建一个可访问的nginx 容器 …………………………………… 164
7.1.1　获取nginx tar 包 …………………………………………………………… 164
7.1.2　构建自己的nginx 镜像 ……………………………………………………… 165
7.1.3　运行mynginx 容器 ………………………………………………………… 167
7.2　使用mydocker 创建一个flask redis 的计数器 ………………………………… 169
7.2.1　创建redis 容器 ……………………………………………………………… 169
7.2.2　制作flask 镜像 ……………………………………………………………… 173
7.

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