Docker 底层实现

本文详细介绍了Docker的底层实现,包括命名空间、控制组、Union文件系统和容器格式。Docker利用这些技术实现了轻量级的隔离和资源管理,确保了容器的高效运行。Docker采用C/S架构,守护进程负责服务端工作,客户端则提供命令行交互。此外,文章还阐述了Docker的网络实现,利用Linux网络命名空间和虚拟网络设备实现容器间的通信。

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Docker底层实现(一些底层原理)

Docker底层的核心技术包括Linux上的命名空间(Namespace)、控制组(Control groups)、Union文件系统(Union file systems)和容器格式(Container format)。

传统的虚拟机通过在宿主主机中运行hypervisor来模拟一整套完整的硬件环境系统提供给虚拟机的操作系统。虚拟机系统看到的环境是可限制的,也是彼此隔离的。这种直接的做法实现了对资源的完整封装,但很多时候往往意味着系统资源的浪费。例如,Linux上运行Linux虚拟机,虚拟机中运行的应用其实可以利用宿主机系统中的运行环境。

可以通过Linux的命名空间实现大家虽然都共用一个内核和某些运行时环境(例如一些系统命名和系统库),但是彼此却看不到,都以为系统中只有自己的存在。这种机制就是容器(Container),利用Namespace来做权限的隔离控制,利用cgroups来做资源分配。

 

基本架构

Docker采用了C/S架构,包括客户端和服务端。Docker守护进程(Daemon)作为服务端接收来自客户端的请求,并处理这些请求(创建、运行、分发容器)。

客户端和服务端既可以运行在一个机器上,也可以通过soc

### Docker底层实现原理 Docker 是一种基于 Linux 容器化技术的开源项目,其核心目标是提供一种更高效的方式来进行应用程序的开发、部署和运行。以下是关于 Docker 底层实现原理的关键点: #### 1. **Linux Namespace** Docker 使用 Linux Namespace 技术实现了容器之间的隔离。Namespace 可以让每个容器拥有独立的操作环境,例如网络栈、进程树、挂载点等。这种隔离使得不同容器之间互不干扰[^1]。 #### 2. **Control Groups (Cgroups)** 为了限制和分配资源(如 CPU、内存、磁盘 I/O),Docker 基于 Control Groups 实现了对容器资源的有效控制。通过配置 `/sys/fs/cgroup` 下的相关文件,可以设置容器的最大可用资源量以及优先级。例如,在未指定的情况下,默认的 `cpu.shares` 值为 1024;如果设置了较低值,则表示该容器获得较少的 CPU 时间份额[^5]。 #### 3. **Union File System (UnionFS)** Docker 利用了 Union 文件系统来构建分层存储模型。每一层代表镜像的一个状态变更或者新增数据部分。当创建新容器时,会在已有只读层之上叠加一个可写层用于保存当前实例特有的修改内容。这种方式不仅节省空间而且加快了启动速度因为不需要复制整个基础镜像到本地硬盘而是共享相同的只读层[^4]。 #### 4. **Docker Daemon 和 Client Architecture** Docker 的整体架构遵循客户端-服务器模式(C/S),其中 daemon (`dockerd`) 负责处理所有的低级别操作比如管理镜像、运行容器等等;而 client(`docker cli`)则提供了用户交互界面并通过 REST API 发送请求给 daemon 来完成具体任务。这样的设计简化了用户的操作流程并增强了系统的灵活性[^3]。 #### 5. **Container Isolation via Kernel Features** 除了利用 namespaces 和 cgroups 外,Docker还借助其他内核特性进一步加强安全性与稳定性,包括但不限于SELinux/AppArmor安全模块,LXC(Linux Containers),Seccomp syscall filtering etc.,这些措施共同保障了即使某个容器被攻破也不会轻易波及其他容器或主机本身的安全性[^2]. ```bash # 创建一个新的 CentOS 容器示例 docker run -it --name mycentos centos:latest /bin/bash ``` 以上就是有关 Docker 如何在其内部运作的一些基础知识概述.
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