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Docker0.1.0源码分析

2016年06月30日

前言

一般学习一个较早版本的源码,有助于我们忽略非核心细节,学习一个工具的基本使用。

下载docker某个版本的源码,进入https://github.com/docker/docker,进入release或tag,就可以看到下载tar.gzzip的按钮。

本文主要以0.1.0为基础,一共二三十个go文件。

基本的tcp通信

docker是client与daemon合二为一,通过flag区分。其server部分源码有一段(去掉了错误处理)

// tcp.go
func ListenAndServe(proto, addr string, service Service) error {
	listener, err := net.Listen(proto, addr)
	defer listener.Close()
	// for循环监听连接,开启新的“线程”处理连接
	for {
		if conn, err := listener.Accept(); err != nil {
			return err
		} else {
		    // 使用GoRoutine执行一个匿名函数处理连接
			go func() {
				if err := Serve(conn, service); err != nil {
					log.Printf("Error: " + err.Error() + "\n")
					fmt.Fprintf(conn, "Error: "+err.Error()+"\n")
				}
				conn.Close()
			}()
		}
	}
	return nil
}

这跟我们常写的通信代码一样一样的,甚至还没有netty的nio来的复杂。笔者看到这,就对docker代码的畏惧感小了很多。

通过跟踪Serve的执行,我们会发现docker会解析请求中的数据,根据请求中的参数执行相应的方法。(用到了go里的反射),比如一个docker ps命令,commands.go中就会有一个CmdPs方法。

// types.go
func LocalCall(service Service, stdin io.ReadCloser, stdout io.Writer, args ...string) error {
	method := getMethod(service, cmd)
	if method != nil {
		return method(stdin, stdout, flags.Args()[1:]...)
	}
	return errors.New("No such command: " + cmd)
}

func getMethod(service Service, name string) Cmd {
	methodName := "Cmd" + strings.ToUpper(name[:1]) + strings.ToLower(name[1:])
	method, exists := reflect.TypeOf(service).MethodByName(methodName)
	if !exists {
		return nil
	}
	// 这个待理解
	return func(stdin io.ReadCloser, stdout io.Writer, args ...string) error {
		ret := method.Func.CallSlice([]reflect.Value{
			reflect.ValueOf(service),
			reflect.ValueOf(stdin),
			reflect.ValueOf(stdout),
			reflect.ValueOf(args),
		})[0].Interface()
		if ret == nil {
			return nil
		}
		return ret.(error)
	}
}

接下来,我们就可以在commands.go里找到每个方法的执行逻辑。

docker命令的执行

最关键的就是start命令的实现

// container.go
func (container *Container) Start() error {
    if err := container.EnsureMounted(); err != nil {
	    return err
    }
	if err := container.allocateNetwork(); err != nil {
		return err
	}
	if err := container.generateLXCConfig(); err != nil {
		return err
	}
	// 省略
	// 为cmd赋值
	container.cmd = exec.Command("/usr/bin/lxc-start", params...)
	// 省略
	if container.Config.Tty {
	    err = container.startPty()
	} else {
	    // 启动
		err = container.start()
	}
    // 省略
	go container.monitor()
    return nil
}
func (container *Container) start() error {
	// 配置一些环境
	return container.cmd.Start()
}
func (c *Cmd) Start() error {
	// 配置Cmd struct的其它参数,Cmd封装了"/usr/bin/lxc-start"所需的所有参数,os.StartProcess执行它
	c.Process, err = os.StartProcess(c.Path, c.argv(), &os.ProcAttr{
		Dir:   c.Dir,
		Files: c.childFiles,
		Env:   c.envv(),
		Sys:   c.SysProcAttr,
	})
	// 其它后续工作
}

如果你跟踪这些方法,你会发现,运行一个容器之前的所有工作都是为/usr/bin/lxc-start准备各种数据。有些地方看不懂,应该是对lxc提供的接口及实现不太懂(主要是cgroup和namespace特性,笔者没怎么用过go语言,更别提用go操作os的高级特性了,从这个角度看,docker基本不可能用java实现,除非jvm支持),整体的实现流程是清晰的。

重要的结构体

// runtime.go
type Runtime struct {
	root           string
	repository     string
	containers     *list.List
	networkManager *NetworkManager
	graph          *Graph
	repositories   *TagStore
	authConfig     *auth.AuthConfig
}
// container.go
type Container struct {
	root string
	Id string
	Created time.Time
	Path string
	Args []string
	Config *Config
	State  State
	Image  string
	network         *NetworkInterface
	NetworkSettings *NetworkSettings
	SysInitPath string
	cmd         *exec.Cmd
	stdout      *writeBroadcaster
	stderr      *writeBroadcaster
	stdin       io.ReadCloser
	stdinPipe   io.WriteCloser
	stdoutLog *os.File
	stderrLog *os.File
	runtime   *Runtime
}

看每个文件中的struct以及对应的方法,将docker复杂的功能分解成一个个小模块,或者说,将lxc的复杂使用(参数配置、文件、网卡等环境准备等)如何向上简化,程序设计真的是一门艺术。

go语言写大型项目的基本特点

  1. 一个文件有一个主要的struct,以及这个struct相关的操作。类似java的一个类文件
  2. 通过struct方法的参数实现struct之间的相互依赖(面向对象的三个基本特征:封装,继承和多态,go只支持封装,因此没有java那样复杂的类间关系)