理解Docker——深入引擎室

本文主要内容

• Docker的架构
• 在用户的宿主机上追溯Docker的内部结构
• 使用Docker Hub查找和下载镜像
• 设置自己的Docker注册中心（registry）
• 实现容器间的相互通信

掌握Docker的架构是更全面地理解Docker的关键。在本文中，读者将在自己的主机和网络上对Docker的主要组件进行大致了解，并学习一些有助于增进这种理解的技巧。

在这个过程中，将学习一些有助于更有效地使用Docker（及Linux）的小窍门。后续的更高级的很多技巧都是基于这里所见的部分，因此请特别留意以下内容。

1.1　Docker的架构

图1-1展示了Docker的架构，这将是本文的核心内容。我们将从高层次视角入手，然后聚焦到每个部分，使用设计好的技巧来巩固理解。

宿主机上的Docker（在编写本文时）分成两个部分：一个具有REST风格API的守护进程，以及一个与守护进程通信的客户端。图1-1展示的是运行着Docker客户端和守护进程的宿主机。

REST风格　一个REST风格API是指使用标准HTTP请求类型，如​​GET​​​、​​POST​​​、​​DELETE​​等，来执行通常符合HTTP设计者预想的功能的API。

调用Docker客户端可以从守护进程获取信息或给它发送指令。守护进程是一个服务器，它使用HTTP协议接收来自客户端的请求并返回响应。相应地，它会向其他服务发起请求来发送和接收镜像，使用的同样是HTTP协议。该服务器将接收来自命令行客户端或被授权连接的任何人的请求。守护进程还负责在幕后处理用户的镜像和容器，而客户端充当的是用户与REST风格API之间的媒介。

图1-1　Docker架构概览

私有Docker注册中心是存储Docker镜像的一项服务，可以从任何有相应权限的Docker守护进程向其发送请求。这个注册中心处于内部网络中，不能公开访问，因此被视为是私有的。

宿主机一般坐落在一个私有网络上。在收到请求时，Docker守护进程将连接互联网来获取镜像。

Docker Hub是由Docker公司运营的一个公共的注册中心。互联网上也存在其他公共的注册中心，且Docker守护进程可与之进行交互。

在前文中我们说可以将Docker容器分发到任何能运行Docker的地方——这并不完全正确。实际上，只有当守护进程可以被安装到机器上时，容器才能在这台机器上运行。最明显的事实是，Docker客户端可以运行在Windows上，但守护进程（还）不行。

理解这张图的关键在于，当用户在自己的机器上运行Docker时，与其进行交互的可能是自己机器上的另一个进程，或者甚至是运行在内部网络或互联网上的服务。

现在，对Docker的结构有了大致的印象，我们来介绍几个与图中不同部分有关的技巧。

1.2　Docker守护进程

Docker守护进程（见图1-2）是用户与Docker交互的枢纽，因而它是理解所有相关部分的最佳切入点。它控制着用户机器上的Docker访问权限，管理着容器与镜像的状态，同时代理着与外界的交互。

图1-2　Docker守护进程

守护进程与服务器　守护进程是运行在后台的一个进程，不在用户的直接控制之下。服务器是负责接受客户端请求，并执行用于满足该请求所需的操作的一个进程。守护进程通常也是服务器，接收来自客户端的请求，为其执行操作。​​docker​​命令是一个客户端，而Docker守护进程则作为服务器对Docker容器和镜像进行操作。

我们来看几个技巧，这些技巧用于展示Docker作为守护进程高效运行，同时使用​​docker​​命令与其进行的交互被限制为执行操作的简单请求，就像与Web服务器进行交互一样。第一个技巧允许其他人连接你的Docker守护进程，并执行与你在宿主机上所能执行的相同操作，第二个技巧说明的是Docker容器是由守护进程管理的，而不是你的shell会话。

1.3　Docker客户端

Docker客户端（见图1-3）是Docker架构中最简单的部件。在主机上输入​​docker run​​​或​​docker pull​​这类命令时运行的便是它。它的任务是通过HTTP请求与Docker守护进程进行通信。

图1-3　Docker客户端

在本节中，读者将看到如何监听Docker客户端与服务器之间的信息，还将看到一些与端口映射有关的基本技巧，这是向本文后续的编排章节迈进的一小步，也是使用浏览器作为Docker客户端的一种方式。