前幾篇文章中，重點(diǎn)講解了如何實(shí)現(xiàn)構(gòu)建容器，需要回顧的小伙伴可以看以下文章：

• 《Docker實(shí)戰(zhàn)06｜深入剖析Docker Run命令》
• 《Docker實(shí)戰(zhàn)07｜Docker增加容器資源限制》
• 《Docker實(shí)戰(zhàn)08｜Docker管道及環(huán)境變量識(shí)別》

以上三篇主要實(shí)現(xiàn)了Docker Run命令、Docker如何對(duì)容器資源進(jìn)行限制以及Docker不同進(jìn)程之間是如何進(jìn)行通信的底層原理與實(shí)現(xiàn)。

接下來(lái)的時(shí)間會(huì)和大家一起學(xué)習(xí)Docker是如何構(gòu)造鏡像的。

使用busybox創(chuàng)建容器

獲取代碼

git clone https://gitee.com/mjreams/docker.git

busybox

首先使用一個(gè)最精簡(jiǎn)的鏡像——busybox。busybox是一個(gè)集合了非常多UNIX工具的箱子，他可以提供非常多在UNIX環(huán)境下經(jīng)常使用的命令，可以說busybox提供了一個(gè)非常完整而且小巧的系統(tǒng)。 本文中也會(huì)先使用它來(lái)作為第一個(gè)容器內(nèi)運(yùn)行的文件系統(tǒng)。

獲得busybox文件系統(tǒng)的rootfs很簡(jiǎn)單，可以使用docker export將一個(gè)鏡像打成一個(gè)tar包。

docker pull busybox
docker run -d busybox top -b
docker export -o busybox.tar 6e6415edd69c(容器ID)
mkdir busybox
tar -xvf ./busybox.tar -C busybox/
root@iZ2ze:~/busybox# ls
bin  dev  etc  home  lib  lib64  proc  root  sys  tmp  usr  var

pivot_root

pivot_root是一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，主要功能是去改變當(dāng)前的root文件系統(tǒng)。pivot_root可以將當(dāng)前進(jìn)程的root文件系統(tǒng)移動(dòng)到put_old文件夾中，然后使new_root成為新的root文件系統(tǒng)。new_root和put_old必須不能同時(shí)存在當(dāng)前root的同一個(gè)文件系統(tǒng)中。pivot_root和chroot的主要區(qū)別是，pivot_root是把整個(gè)系統(tǒng)切換到一個(gè)新的root目錄，而移除對(duì)之前root文件系統(tǒng)的依賴，這樣你就能夠umount原先的root文件系統(tǒng)。而chroot是針對(duì)某個(gè)進(jìn)程，系統(tǒng)的其他部分依舊運(yùn)行于老的root目錄中。

下面，一起把代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)一下。

見container/init.go

有了這個(gè)函數(shù)后，就可以在init容器進(jìn)程的時(shí)候，進(jìn)行一系列的mount操作 。

其中，tmpfs是一種基于內(nèi)存的文件系統(tǒng)，可以使用RAM或swap分區(qū)來(lái)存儲(chǔ)。下面把下載好的busybox放到/root/busybox宿主機(jī)的目錄下，使用cmd.Dir＝"/root/busybox"這個(gè)方法給創(chuàng)建出來(lái)的子進(jìn)程指定容器初始化后的工作目錄，然后就會(huì)運(yùn)行前面講到的那些進(jìn)程，掛載rootfs然后把當(dāng)前目錄虛擬成根目錄。

將此處修改為cmd.Dir＝"/root/busybox"
下面運(yùn)行一下來(lái)看看效果。

我此處使用的是容器鏡像的名字進(jìn)行掛載。你如果修改成/root/busybox,則此處顯示/root/busybox。

使用AUFS包裝busybox

Docker在使用鏡像啟動(dòng)一個(gè)容器時(shí)，會(huì)新建2個(gè)layer: writelayer和container-init layer。write layer是容器唯一的可讀寫層：而container-init layer是為容器新建的只讀層，用來(lái)存儲(chǔ)容器啟動(dòng)時(shí)傳入的系統(tǒng)信息（前面也提到過，在實(shí)際的場(chǎng)景下，它們并不是以write layer和container-init layer命名的）。最后把write layer、container叮iit layer和相關(guān)鏡像的layers都mount到一個(gè)mnt目錄下，然后把這個(gè)mnt目錄作為容器啟動(dòng)的根目錄。

在上面己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了使用宿主機(jī)/root/busybox目錄作為文件的根目錄，但在容器內(nèi)對(duì)文件的操作仍然會(huì)直接影響到宿主機(jī)的/root/busybox目錄。本節(jié)要進(jìn)一步進(jìn)行容器和鏡像隔離，實(shí)現(xiàn)在容器中進(jìn)行的操作不會(huì)對(duì)鏡像產(chǎn)生任何影響的功能。

見container/volume.go

• CreateReadOnlyLayer函數(shù)新建busybox文件夾，將busybox.tar 解壓到busybox目錄下，作為容器的只讀層。
• CreateWriteLayer函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)名為writeLayer的文件夾，作為容器唯一的可寫層。
• 在CreateMountPoint函數(shù)中，首先創(chuàng)建了mnt文件夾，作為掛載點(diǎn)，然后把writeLayer目錄和busybox目錄mount到mnt目錄下。

最后，在NewParentProcess函數(shù)中將容器使用的宿主機(jī)目錄/root/busybox 替換成/root/mnt。

此處將busybox.tar解壓到busybox目錄下，作為容器的只讀層。

接下來(lái)，在NewParentProcess函數(shù)中將容器使用的宿主機(jī)目錄/root/busybox替換成/root/mnt。這樣，使用 AUFS 系統(tǒng)啟動(dòng)容器的代碼就完成了。

Docker會(huì)在刪除容器的時(shí)候，把容器對(duì)應(yīng)的Write Layer和Container-init Layer刪除，而保留鏡像所有的內(nèi)容。本節(jié)中，在容器退出的時(shí)候會(huì)刪除Write Layer。DeleteWorkSpace函數(shù)，包括DeleteMountPoint和DeleteWrite Layer。

• 首先，在 DeleteMountPoint 函數(shù)中 umountmnt 目錄 。
• 然后，刪除 mnt 目錄。
• 最后，在 DeleteWriteLayer 函數(shù)中刪除 writeLayer 文件夾。這樣容器對(duì)文件系統(tǒng)的更改就都己經(jīng)抹去了。

見container/volume.go

整體流程如下：

測(cè)試

啟動(dòng)一個(gè)容器

./mydocker run -ti sh
sh-5.1# ls /root
bash  busybox  busybox.tar  mnt  writeLayer

在容器中新建一個(gè)文件夾。

新建一個(gè)宿主機(jī)窗口，查看/root/mnt目錄。

可以看到多了一個(gè)studydocker文件夾。

在容器中執(zhí)行exit退出容器，，然后再次查看宿主機(jī)上的/root/mnt文件夾內(nèi)容。發(fā)現(xiàn)已經(jīng)沒有了剛才的容器。