简介

 Docker引擎是用来运行和管理容器的核心软件。基于开放容器计划(OCI)相关标准要求，Docker引擎采用了模块化的设计原则，其组件是可替换的。

 Docker引擎主要组件构如下：

• Docker客户端
• Docker守护进程
• containerd
• runc

摆脱LXC

 LXC提供了对诸如：命名空间、控制组、等基础工具的操作能，他们是基于Linux内核的容器虚拟化技术。
 因为LXC是基于Linux，这不利于Docker实现跨平台，其次，如果核心的组件依赖于外部工具，会给Docker项目带来巨大的风险。因此，Docker公司开发了名为Libcontainer的自研工具，用于替代LXC。Libcontainer的目标是成为与平台无关的工具，可基于不同内核为Docker上层提供必要的容器交互功能。在Docker 0.9版本中，Libcontainer取代

拆分大而全的Docker daemon

 随着时间的退役，Docker daemon的整体性带来了越来越多的问题。

• 难于变更。
• 运行越来越慢。

 Docker公司意识到这些问题，开始努力着手拆解大而全的Docker daemon进程，并将其模块化。目标是尽可能拆解出其中的功能特性，并用小而专的工具来实现它。这些小工具可以是可替代的，也可以被第三方拿去用于构建其他工具。
 Docker daemon 用于与Docker client 进行交互，并提供API和其他特性。

开放容器计划(OCI)的影响

 当Docker公司正在进行Docker daemon 进程拆解和重构的时候，OCI也正在着手定义两个容器相关的规范。

• 镜像规范
• 容器运行时规范

 Docker公司参与了这些规范的指定工作，并贡献了许多的代码。
 从Docker1.11版本开始，Docker引擎尽可能实现了OCI规范。譬如：Docker daemon 不再包含任何容器运行时代码，所有运行时代码在一个单独的OCI兼容层中实现，默认情况下，Docker使用runc来实现这一点，runc是OCI容器运行时标准的参考实现。
 除此之外，Docker引擎中的containerd组件确保了Docker镜像能够以正确的OCI Bundle 的格式传递给runc。

runc

 runc是OCI容器运行时规范的参考实现。Docker公司参与了规范的指定以及runc的开发。
 runc实质上是一个轻量级的、针对Libcontainer进行了包装的命令行交互工具。
 runc生来只有一个作用——创建容器，是一个CLI包装器，实质上就是一个独立的容器运行时工具。

containerd

 在对Docker daemon 的功能进行拆解后，所有的容器执行逻辑被重构到一个新的名为containerd的工具中。他的主要任务是容器的生命周期管理—— start | stop | pause | rm ...
 随着时间的推移，containerd被赋予了更多的功能，比如：镜像管理。 更多的额外功能被模块化，可选化，便于自行选择所需要的功能。

启动一个新的容器（示例）

docker container run --name ctrl -it alpine:latest sh

1. docker客户端会将其转换为合适的API格式，发送到正确的API端点。
2. API是在daemon中实现的。这套功能丰富、基于版本的REST API已经成为Docker的标志，并且被行业接受成为事实上的容器API。
3. 一旦daemon接收到创建新容器的命令，他就会向containerd发出调用。daemon不再包含任何创建容器的代码！
4. daemon使用一种CRUD风格的API，通过gRPC与containerd进行通信。
5. containerd并不负责容器的创建，而是指挥runc去做。containerd将Docker镜像转换为 OCI bundle，并让 runc 基于此创建一个新的容器。
6. runc与操作系统内核接口进行通信，基于所有必要的工具（Namespace、CGroup等）来创建容器。容器进程作为runc的子进程启动，启动完毕后，runc将会退出。

shim

 shim用于将运行中的容器与daemon解耦，以便进行deamon升级等操作。containerd指挥runc来创建新的容器，每次创建容器时它都会fork一个新的runc实例，不过，一旦容器创建完毕，对应的runc进行就会退出。因此，即使运行上百个容器，也无需保持上百个运行中的runc实例。
 一旦容器进程的父进程runc退出，相关的containerd-shim进程就会成为容器的父进程，作为容器的父进程，shim的部分职责如下：

• 保持所有STDIN和STDOUT流是开启状态，从而当daemon重启的时候，容器不会因为管道（pipe）的关闭而终止。
• 将容器的退出状态反馈给daemon。

daemon

 当所有的执行逻辑和运行时代码都从daemon总剥离出来之后，问题出现了——daemon中还剩什么？
 显然，随着越来越多的功能从daemon中拆解出来并被模块化，这个问题的答案也会发生变化。 目前daemon的主要功能包括：镜像管理、镜像构建、REST API、身份验证、安全、核心网络及其编排。