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docker中run的示例分析

这篇文章给大家分享的是有关docker中run的示例分析的内容。小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随小编过来看看吧。

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docker源码相关

通过在/components/cli/command/commands.go里，抽象出各种命令的初始化操作。

使用第三方库"github.com/spf13/cobra"

docker run 初始化命令行终端解析参数，最终生成 APIclient发出REQUEST请求给docker daemon.

docker daemon的初始化，设置了server的监听地址，初始化化routerSwapper, registryService 以及layStore、imageStore、volumeStore等各种存储。

docker run的命令解析为 docker container create 和 container start 两次请求：

其中container create 不涉及底层containerd的调用，首先将host.config 、networkingConfig和AdjustCPUShares等组装成一个客户端请求，发送到docker daemon注册该容器。该请求会完成拉取image, 以及初始化 baseContainer的RWlayer, config文件等，之后daemon就可以通过containerid来使用该容器。
container start 命令的核心是调用了daemon的containerStart(),它会完成
调用containerd进行create容器，调用libcontainerd模块 clnt *client 的初始化，

设置容器文件系统，挂载点： /var/lib/docker/overlay/{container.RWLayer.mountID}/merged
设置容器的网络模式，调用libnetwork ,CNM模型（sandbox, endpoint,network）
创建/proc /dev等spec文件，对容器所特有的属性进行设置，
调用containerd进行create容器

container.create

1）获取libcontainerd模块中的containers

2）获取gid和uid

3）创建state目录，配置文件路径。

4）创建一个containercommon对象，创建容器目录，以及配置文件路径，根据spec创建配置文件。

container.start

1) 读取spec对象的配置文件

2) 创建一个fifo的pipe

3) 定义containerd的请求对象，grpc调用containerd模块。

ctr.client.remote.apiClient.CreateContainer(context.Background(), r)

4）启动成功后，更新容器状态。

daemon 启动libcontainerd ，作为grpc的server。

cmd/dockerd/daemon.go 中存在libcontainerd初始化的流程。
包括启动grpc服务器，对套接字进行监听。
通过grpc.dail 与grpc server建立连接conn, 根据该链接建立apiclient对象，发送json请求。
runContainerdDaemon
通过docker-containerd二进制与grpc server进行通信，
docker-containerd -l unix:///var/run/docker/libcontainerd/docker-containerd.sock --metrics-interval=0 --start-timeout 2m --state-dir /var/run/docker/libcontainerd/containerd --shim docker-containerd-shim --runtime docker-runc
执行结果的输入输出流重定向到docker daemon。
```
 runc把state.json文件保存在容器运行时的状态信息，默认存放在/run/runc/{containerID}/state.json。
```

containerd源码相关

type Supervisor struct {
	// stateDir is the directory on the system to store container runtime state information.
	stateDir string
	// name of the OCI compatible runtime used to execute containers
	runtime     string
	runtimeArgs []string
	shim        string
	containers  map[string]*containerInfo
	startTasks  chan *startTask //这是containerd到runc的桥梁，由func (w *worker) Start()消费
	// we need a lock around the subscribers map only because additions and deletions from
	// the map are via the API so we cannot really control the concurrency
	subscriberLock sync.RWMutex
	subscribers    map[chan Event]struct{}
	machine        Machine
	tasks          chan Task //所有来自于docker-daemon的request都会转化为event存放到这，由func (s *Supervisor) Start()消费
	monitor        *Monitor
	eventLog       []Event
	eventLock      sync.Mutex
	timeout        time.Duration
}
type startTask struct {
	Container      runtime.Container
	CheckpointPath string
	Stdin          string
	Stdout         string
	Stderr         string
	Err            chan error
	StartResponse  chan StartResponse
}

我们知道containerd作为docker daemon的grpc server端，通过接收 apiclient request转化成对应的events，在不同的子系统distribution , bundles , runtime 中进行数据的流转，包括镜像上传下载，镜像打包和解压，运行时的创建销毁等。

其中containerd 核心组件包括 supervisor 和executor, 数据流如下：

docker-daemon
--->tasks chan Task
 --->func (s *Supervisor) Start()消费
   --->存放到startTasks  chan *startTask
      -->func (w *worker) Start()消费

containerd的初始化

docker-containerd初始化包括新建Supervisor对象：

该对象会启动10个worker，负责处理创建新容器的任务(task)。
supervisor的初始化，包括startTask chan初始化，启动监控容器进程的monitor
一个worker包含一个supervisor和sync.waitgroup，wg用于实现容器启动。
supervisor的start，消费tasks，把task中的container数据组装成runtime.container, 封装到type startTask struct，发送到startTask chan队列。
启动grpc server(startServer)，用来接收dockerd的request请求。

func daemon(context *cli.Context) error {
	s := make(chan os.Signal, 2048)
	signal.Notify(s, syscall.SIGTERM, syscall.SIGINT)
	/*
		新建一个supervisor，这个是containerd的核心部件
			==>/supervisor/supervisor.go
				==>func New
	*/
	sv, err := supervisor.New(
		context.String("state-dir"),
		context.String("runtime"),
		context.String("shim"),
		context.StringSlice("runtime-args"),
		context.Duration("start-timeout"),
		context.Int("retain-count"))
	if err != nil {
		return err
	}
	wg := &sync.WaitGroup{}
	/*
		supervisor 启动10个worker
			==>/supervisor/worker.go
	*/
	for i := 0; i < 10; i++ {
		wg.Add(1)
		w := supervisor.NewWorker(sv, wg)
		go w.Start()
	}
	//启动supervisor
	if err := sv.Start(); err != nil {
		return err
	}
    // Split the listen string of the form proto://addr
	/*
		根据参数获取监听器
		listenSpec的值为 unix:///var/run/docker/libcontainerd/docker-containerd.sock
	*/
	listenSpec := context.String("listen")
	listenParts := strings.SplitN(listenSpec, "://", 2)
	if len(listenParts) != 2 {
		return fmt.Errorf("bad listen address format %s, expected proto://address", listenSpec)
	}
	/*
		启动grpc server端
	*/
	server, err := startServer(listenParts[0], listenParts[1], sv)
	if err != nil {
		return err
	}

其中startServer负责启动grpc server，监听docker-containerd.sock，声明注册路由handler。

当CreateContainer handler接收到一个Request之后，会把其转化成type startTask struct，将其转化为一个StartTask 事件，其中存放创建容器的request信息。
通过s.sv.SendTask(e)将该事件发送给supervosior 主循环。

// SendTask sends the provided event to the the supervisors main event loop
/*
	SendTask将evt Task发送给 the supervisors main event loop
	所有来自于docker-daemon的request都会转化为event存放到这，生产者
*/
func (s *Supervisor) SendTask(evt Task) {
	TasksCounter.Inc(1) //任务数+1
	s.tasks <- evt
}

等待woker.Start()消费处理结果后，将StartResponse返回给docker-daemon。

supervisor.start

负责将每一个request转化成特定的task类型，通过一个goroutine遍历task中所有的任务并进行处理。消费tasks，把task中的container数据组装成runtime.container, 封装到type startTask struct，发送到startTask chan队列。

worker.start

负责调用containerd-shim, 监控容器中的进程，并把结果返回给StartResponse chan队列。

其中，

container.Start() 通过containerd-shim 调用runc create {containerID}创建容器。

 process, err := t.Container.Start(t.CheckpointPath, runtime.NewStdio(t.Stdin, t.Stdout, t.Stderr))

 其中值得注意的是，container.start 和container.exec均是调用createcmd，exec 命令则是通过process.json中的相关属性来判断是Start()还是Exec(),最后组装成containerd-shim的调用命令。

 当具体容器内进程pid生成(由runc生成)后，createCmd会启动一个go routine来等待shim命令的结束。 shim命令一般不会退出。 当shim发生退出时，如果容器内的进程仍在运行，则需要把该进程杀死；如果容器内进程已经不存在，则无需清理工作。

process.Start() 通过调用runc start {containerID}命令启动容器的init进程

root@idc-gz:/var/run/docker/libcontainerd# tree -L 2 eb347b7e27ecbc01f009971a13cb1b24a89baad795f703053de26d9722129039/
eb347b7e27ecbc01f009971a13cb1b24a89baad795f703053de26d9722129039/
├── 95de4070f528e1d68c80142f679013815a2d1a00da7858c390ad4895b8f8991b-stdin
├── 95de4070f528e1d68c80142f679013815a2d1a00da7858c390ad4895b8f8991b-stdout
├── config.json
├── dc172589265f782a476af1ed302d3178887d078c737ff3d18b930cbc143e5fd5-stdin
├── dc172589265f782a476af1ed302d3178887d078c737ff3d18b930cbc143e5fd5-stdout
├── ef00cfa54bf014e3f732af3bda1f667c9b0f79c0d865f099b1bee014f0834844-stdin
├── ef00cfa54bf014e3f732af3bda1f667c9b0f79c0d865f099b1bee014f0834844-stdout
├── init-stdin
└── init-stdout
root@idc-gz:/var/run/docker/libcontainerdcontainerd# tree -L 2 eb347b7e27ecbc01f009971a13cb1b24a89baad795f703053de26d9722129039/
eb347b7e27ecbc01f009971a13cb1b24a89baad795f703053de26d9722129039/
├── dc172589265f782a476af1ed302d3178887d078c737ff3d18b930cbc143e5fd5
│   ├── control
│   ├── exit
│   ├── log.json
│   ├── pid
│   ├── process.json
│   ├── shim-log.json
│   └── starttime
├── ef00cfa54bf014e3f732af3bda1f667c9b0f79c0d865f099b1bee014f0834844
│   ├── control
│   ├── exit
│   ├── log.json
│   ├── pid
│   ├── process.json
│   ├── shim-log.json
│   └── starttime
├── init
│   ├── control
│   ├── exit
│   ├── log.json
│   ├── pid
│   ├── process.json
│   ├── shim-log.json
│   └── starttime
└── state.json

runc源码相关

runc create

在源码create.go中，首先会加载config.json的配置，然后调用startContainer函数，其流程包括：

createContainer, 生成libcontainer.Container对象，状态处于stopped、destoryed。

调用loadFactory方法, 生成一个libcontainer.Factory对象。
调用factory.Create()方法，生成libcontainer.Container

把libcontainer.Container封装到type runner struct对象中。

runner.run负责将config.json设置将来在容器中启动的process，设置iopipe和tty
runc create ,调用container.Start(process)

linuxContainer.newParentPorcess组装要执行的parent命令, 组装出来的命令是/proc/self/exe init, 通过匿名管道让runc create 和runc init进行通信。
parent.start()会根据parent的类型来选择对应的start()，自此之后，将进入/proc/self/exe init，也就是runc init
将容器状态持久化到state.json，此时容器状态为created.

runc start，调用container.Run(process)

// LinuxFactory implements the default factory interface for linux based systems.
type LinuxFactory struct {
	// Root directory for the factory to store state.
	/*
		factory 存放数据的根目录  默认是 /run/runc
		而/run/runc/{containerID} 目录下，会有两个文件：
          一个是管道exec.fifo
		  一个是state.json
	*/
	Root string

	// InitArgs are arguments for calling the init responsibilities for spawning
	// a container.
	/*
		用于设置 init命令 ，固定是 InitArgs:  []string{"/proc/self/exe", "init"},
	*/
	InitArgs []string

	// CriuPath is the path to the criu binary used for checkpoint and restore of
	// containers.
	// 用于checkpoint and restore
	CriuPath string

	// Validator provides validation to container configurations.
	Validator validate.Validator

	// NewCgroupsManager returns an initialized cgroups manager for a single container.
	// 初始化一个针对单个容器的cgroups manager
	NewCgroupsManager func(config *configs.Cgroup, paths map[string]string) cgroups.Manager
}

// 一个容器负责对应一个runner
type runner struct {
	enableSubreaper bool
	shouldDestroy   bool
	detach          bool
	listenFDs       []*os.File
	pidFile         string
	console         string
	container       libcontainer.Container
	create          bool
}

runc init

runc create clone出一个子进程，namespace与父进程隔离，子进程中调用/proc/self/exe init进行初始化。

runc init的过程如下：

调用factory.StartInitialization();

配置容器内部网络，路由，初始化mount namespace, 调用setupRootfs在新的mount namespaces中配置设备、挂载点以及文件系统。
配置hostname, apparmor,processLabel,sysctl, readyonlyPath, maskPath.
获取父进程的退出信号，通过管道与父进程同步，先发出procReady再等待procRun
恢复parent进程的death信号量并检查当前父进程pid是否为我们原来记录的不是的话，kill ourself。
与父进程之间的同步已经完成，关闭pipe。
"只写" 方式打开fifo管道并写入0，会一直保持阻塞。等待runc start以只读的方式打开FIFO管道，阻塞才会消除。之后本进程才会继续执行。
调用syscall.Exec，执行用户真正希望执行的命令。用来覆盖掉PID为1的Init进程。至此，在容器内部PID为1的进程才是用户希望一直在前台执行的进程。
init进程通过匿名管理读取父进程的信息，initType以及config信息。
调用func newContainerInit()，生成一个type linuxStandardInit struct对象
执行linuxStandardInit.Init()，Init进程会根据config配置初始化seccomp，并调用syscall.Exec执行cmd。

runc start

runc start的逻辑比较简单，分为两步：

从context中获取libcontainer.container对象。
通过判断container 的状态为created，执行linuxContainer.exec()。

以“只读”的方式打开FIFO管道，读取内容。这同时也恢复之前处于阻塞状态的`runc Init`进程，Init进程会执行最后调用用户期待的cmd部分。
如果读取到的data长度大于0，则读取到Create流程中最后写入的“0”，则删除FIFO管道文件。

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