Docker源码走读

Docker是用go语言写的，其源码可以使用LiteIDE或eclipse+goclipse插件阅读。

Docker对使用者来讲是一个C/S模式的架构，用户使用Docker Client与Docker Daemon建立通信，并发送请求给后者。Docker总架构图如下图：

在Docker的具体实现中，Docker Server与Docker Client均由可执行文件docker来完成创建并启动。那么，了解docker可执行文件通过何种方式区分两者，就显得尤为重要。

对于两者，首先举例说明其中的区别。Docker Server的启动，命令为docker -d或docker --daemon=true；而Docker Client的启动则体现为docker --daemon=false ps、docker pull NAME等。

可以把以上Docker请求中的参数分为两类：第一类为命令行参数，即docker程序运行时所需提供的参数，如: -D、--daemon=true、--daemon=false等；第二类为docker发送给Docker Server的实际请求参数，如：ps、pull NAME等。

对于第一类，我们习惯将其称为flag参数，在go语言的标准库中，同时还提供了一个flag包，方便进行命令行参数的解析。

有了以上背景之后，找到整个Docker的代码入口：docker/docker.go中的main函数。当 Docker 启动，它通过 reexec 运行任何的初始化（initializers），如果有，这时它为 Docker executable 解析通过 mflag 包传递的参数。这个包在 pkg/mgflag 下面，别名为 flag。如果需要的话，在这一点它可以打印出版本信息或是开启 debug 模式并记录 debug 日志。

经过解析flag参数后，若flDaemon参数为真的话，则执行mainDaemon函数，实现Docker Daemon的启动，若mainDaemon函数执行完毕，则退出main函数。

若是启动Docker Client，则flDaemon参数为假，不执行以上代码块，继续往下执行。

flags 解析传递给来自于api/client/cli.go的DockerCli类型的Cmd方法。如果一个错误发生，它会被记录，然后程序退出。

下文主要围绕cmd执行相关的代码解析。

1.1      Docker Client

以docker pull 命令为例，解析client代码运行流程。api/client/cli.go的DockerCli类型Cmd函数的职责是通过使用 getMethod 函数把命令参数转换成一个函数。

注意 getMethod 是小写字母。这意味着它无法导出包外，因此它仅仅是在 cli 内可用的。getMethod首先建立一个以 Cmd 开始的由大写字母组合的 string。执行docker pull 时， methodName 变量将变为 CmdPull。使用来自于 Golang reflect 包的 MethodByName 函数，它检索到一个函数指针并返回它。

MethodByName返回的函数，找到api/client/commands.go的CmdPull函数。pi/client/commands.go文件包含了所有的 Docker 命令。CmdPull函数解析自己运行的参数，比如 image和其他参数，并调用一个HTTP POST给Docker服务器。代码片段如下图：

以上便是pull请求的全部执行过程，其他请求的执行在流程上也是大同小异。总之，请求执行过程中，大多都是将命令行中关于请求的参数进行初步处理，并添加相应的辅助信息，最终通过指定的协议给Docker Server发送Docker Client和Docker Server约定好的API请求。

1.2      Docker Server

1.2.1        几个概念

之前已经介绍过，docker的服务端和客户端用的是同一个binary，docker在执行的时候通过-d参数判断执行的是服务端逻辑还是客户端逻辑。若是服务端逻辑则进入mainDaemon()函数。

在讲mainDaemon代码逻辑前先说明几个重要的概念术语：

1           Engine

Engine是docker的核心，中文引擎，它存储着containers，并通过执行Job维护和管理这些containers。

在./docker/engine/engine.go中，Engine结构体的定义如下：

其中，Engine结构体中最为重要的即为handlers属性。该handlers属性为map类型，key为string类型，value为Handler类型。

Handler为一个定义的函数。该函数传入的参数为Job指针，返回为Status状态。

2           Daemon

这儿的Daemon指的是Daemon Struct，Daemon是真正的容器管理者，它负责创建、删除、启动停止、commit等所有一切的容器管理功能。

3           Job

Job是docker引擎中最基本的工作单元，docker中所有的所有操作都被封装为一个job，比如: 在容器中执行一个进程，创建一个容器，监听并服务API等等。

4           Serveapi

1.2.2        mainDaemon()具体实现

宏观来讲，mainDaemon()完成创建一个daemon进程，并使其正常运行。

从功能的角度来说，mainDaemon()实现了两部分内容：第一，创建Docker运行环境；第二，服务于Docker Client，接收并处理相应请求。

从实现细节来讲，mainDaemon()的实现过程主要包含以下步骤：

l  daemon的配置初始化（这部分在init()函数中实现，即在mainDaemon()运行前就执行，但由于这部分内容和mainDaemon()的运行息息相关，故可认为是mainDaemon()运行的先决条件）；

l  命令行flag参数检查；

l  创建engine对象；

l  设置engine的信号捕获及处理方法；

l  加载builtins；

l  使用goroutine加载daemon对象并运行；

l  打印Docker版本及驱动信息；

l  Job之”serveapi”的创建与运行。

上述步骤中的加载builtins，主要工作是为：为engine注册多个Handler，以便后续在执行相应任务时，运行指定的Handler。这些Handler包括：网络初始化、web API服务、事件查询、版本查看、Docker Registry验证与搜索。代码实现位于./builtins/builtins.go，如下：

其中，remote(eng)的实现过程，主要为eng对象注册了两个Handler，分别为”serveapi”与”acceptconnections”，代码如下图：

”serveapi”与”acceptconnections”相应的执行方法分别为apiserver.ServeApi与apiserver.AcceptConnections，具体实现位于. /api/server/server.go。其中，ServeApi执行时，通过循环多种协议，创建出goroutine来配置指定的http.Server，最终为不同的协议请求服务；而AcceptConnections的实现主要是为了通知init守护进程，Docker Daemon已经启动完毕，可以让Docker Daemon进程接受请求。

1.2.3        Cmd和处理方法的映射

mainDaemon()实现中，最后创建并运行”serveapi”的Job。从上述得知，执行该Job会进入apiserver.ServeApi方法（执行Job即执行Job.Run()函数时，会根据通过eng.Register()注册的处理方法处理请求）。往下跟踪，一直进入位于. /api/server/server.go的createRouter()函数，改函数注册路由（如下图）。docker-api会根据不同的路由把请求交由对应的HttpApiFunc处理，如创建容器的请求由postContainersCreate负责处理。

以“创建容器”为例，解释cmd到处理函数逻辑。上面已经说明了用户的请求如果路由被接收，请求处理讲进入postContainersCreate()函数 -》获取并生成“create”Job -》Job把post数据解析为Env –》执行Job –》daemon.ContainerCreate()函数。

那么，执行Job时是怎么找到相应的处理方法即daemon.ContainerCreate()函数的呢？

上面已经说过了，执行Job即执行Job.Run()函数时，会根据通过eng.Register()注册的处理方法处理请求。./daemon/daemon.go 文件中找到相应的map，并通过eng.Register()注册处理方法，如下图：

同样，在./graph/service.go 中，也看到关于image请求的处理方法：

若想要看某个cmd的详细处理，直接进入注册的对应方法就OK了。

1.2.4        Cmd详细处理示例

以“docker pull”命令处理为例，逻辑流程如下图：

由上面讲的映射找到第（4）步，进入s.CmdPull()函数，主要函数调用：

若要修改存储位置，可修改位于./graph/graph.go文件的ImageRoot()函数。

func (graph *Graph) ImageRoot(id string) string {

    return path.Join(graph.Root, id)

}

其中graph.Root默认为“/var/lib/docker/graph”。

走读思路及图中流程图均来自于：http://www.infoq.com/cn/articles/docker-source-code-analysis-part1/