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
XII 自己动手写 Docker
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
7.2.3 创建myflask 容器 …………………………………………………………… 176
7.3 runC ………………………………………………………………………………… 177
7.3.1 简介 ………………………………………………………………………… 177
7.3.2 OCI 标准包（bundle） ……………………………………………………… 177
目录XV
7.3.3 config.json …………………………………………………………………… 178
7.3.4 mounts ……………………………………………………………………… 178
7.3.5 process ……………………………………………………………………… 179
7.3.6 user …………………………………………………………………………… 179
7.3.7 hostname …………………………………………………………………… 180
7.3.8 platform ……………………………………………………………………… 180
7.3.9 钩子（Hook） ……………………………………………………………… 181
7.4 runC 创建容器流程 ………………………………………………………………… 182
7.5 Docker containerd 项目介绍 ………………………………………………………… 186
7.5.1 架构 ………………………………………………………………………… 187
7.5.2 特性和路线图 ……………………………………………………………… 188
7.5.3 containerd 和Docker 之间的关系 ………………………………………… 188
7.5.4 containerd、OCI 和runC 之间的关系 ……………………………………… 188
7.5.5 containerd 和容器编排系统的关系 ………………………………………… 189
7.6 Kubernetes CRI 容器引擎 …………………………………………………………… 189
7.6.1 什么是CRI ………………………………………………………………… 189
7.6.2 为什么需要CRI …………………………………………………………… 193
7.6.3 为什么CRI 是接口且是基于容器的而不是基于Pod 的 ………………… 193
7.6.4 如何使用CRI ……………………………………………………………… 193
7.6.5 CRI 的目标 ………………………………………………………………… 194
7.6.6 已知的问题 ………………………………………………………………… 194
7.7 小结 ………………………………………………………………………………… 195
· · · · · · (收起)
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
XII 自己动手写 Docker
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
7.2.3 创建myflask 容器 …………………………………………………………… 176
7.3 runC ………………………………………………………………………………… 177
7.3.1 简介 ………………………………………………………………………… 177
7.3.2 OCI 标准包（bundle） ……………………………………………………… 177
目录XV
7.3.3 config.json …………………………………………………………………… 178
7.3.4 mounts ……………………………………………………………………… 178
7.3.5 process ……………………………………………………………………… 179
7.3.6 user …………………………………………………………………………… 179
7.3.7 hostname …………………………………………………………………… 180
7.3.8 platform ……………………………………………………………………… 180
7.3.9 钩子（Hook） ……………………………………………………………… 181
7.4 runC 创建容器流程 ………………………………………………………………… 182
7.5 Docker containerd 项目介绍 ………………………………………………………… 186
7.5.1 架构 ………………………………………………………………………… 187
7.5.2 特性和路线图 ……………………………………………………………… 188
7.5.3 containerd 和Docker 之间的关系 ………………………………………… 188
7.5.4 containerd、OCI 和runC 之间的关系 ……………………………………… 188
7.5.5 containerd 和容器编排系统的关系 ………………………………………… 189
7.6 Kubernetes CRI 容器引擎 …………………………………………………………… 189
7.6.1 什么是CRI ………………………………………………………………… 189
7.6.2 为什么需要CRI …………………………………………………………… 193
7.6.3 为什么CRI 是接口且是基于容器的而不是基于Pod 的 ………………… 193
7.6.4 如何使用CRI ……………………………………………………………… 193
7.6.5 CRI 的目标 ………………………………………………………………… 194
7.6.6 已知的问题 ………………………………………………………………… 194
7.7 小结 ………………………………………………………………………………… 195
· · · · · · (收起)
具体描述
本書在詳細分析Docker所依賴的技術棧的基礎上，一步一步地通過代碼實例，讓讀者可以自己循序漸進地用Go語言構建齣一個容器的引擎。不同於其他Docker原理介紹或代碼剖析的書籍，本書旨在提供給讀者一條動手路綫，一步一步地實現Docker的隔離性，構建Docker的鏡像、容器的生命周期及Docker的網絡等。本書涉及的代碼都托管在GitHub上，讀者可以對照書中的步驟從代碼層麵學習構建流程，從而精通整個容器技術棧。本書也對目前業界容器技術的方嚮和實現做瞭簡單介紹，以加深讀者對容器生態的認識和理解。
本書適閤對容器技術已經使用過或有一些瞭解，希望更深層次掌握容器技術原理和最佳實踐的讀者。
用户评价
评分
##细节极差
评分对着书写了一遍，历时三个星期
评分##学docker一方面是学习docker对devops的作用，docker是不可变部署物的最佳形式；另一方面是docker本身的技术，包括namespace隔离、cgroup资源管理、aufs文件系统、bridge网络、封包路由。这本书能够消除对docker技术的很多迷惑。
评分##读一遍docker就没有什么神秘的了，ubuntu14下代码都可用，别的系统可能会有些许问题
评分##学docker一方面是学习docker对devops的作用，docker是不可变部署物的最佳形式；另一方面是docker本身的技术，包括namespace隔离、cgroup资源管理、aufs文件系统、bridge网络、封包路由。这本书能够消除对docker技术的很多迷惑。
评分##比较贴近具体实现，本来页数就少，大部分都是代码。原理方面讲了，不过不是特别详细。整体还不错
评分##细节极差
评分##草草看完。 docker 自己的东西确实不多，所以拼命的搞 OCI , containerd 等标准。 最后也只能沦为标准。 对 linux namespace， cgroup 熟悉，可以很快写出一个 docker 这本书用 c ，代码会更好看。
评分##读一遍docker就没有什么神秘的了，ubuntu14下代码都可用，别的系统可能会有些许问题
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