Docker Overview

Standards

談到技術就必須先說標準，有了標準，大家才能夠在相同的規格下各自發展良性競爭，作為使用者，也可以在相同規格下，有更多的工具可以選擇。

• The Open Container Initiative (OCI)

The Open Container Initiative (OCI)

定義容器底層相關的規格。

1. The image-spec
2. The runtime-spec
3. The distribution-spec

Docker technology

Docker 主要提供的元件可以分為兩部分

• Client: 主要負責提供 API，讓使用者操作容器的事務。
• Server(Engine): 主要負責容器的生命週期和建置啟動...等。

Docker Engine

Docker Engine 是由多個元件組合而成的，

• RUNC: Interface with kernel
• shim: Enables pluggable lower level
• containerd: Lifecycle management
• daemon: Expose API
• CLI: Command Line

dokcer daemon (dockerd)

dockerd 是管理容器的主要服務。主要負責處理來自 Docker CLI 的 API 請求。

containerd

containerd 是一個高性能的 container-runtime，它提供建置和管理容器所需的基本功能。
它負責處理低層次的容器操作，如啟動和停止容器、拉取和推送 image 等。 (實際上是將 image 轉換為 OCI bundle，告訴 runc 執行)

起初是讓 containerd 成為一個專門管理容器生命週期事件的工具。然而，現在已經擴展到包括管理映像、網絡和卷的能力，可以協助類似 Kubernetes 這樣的專案執行工作。

shim

Shim 為 containerd 和 runc 之間提供了一個抽象層，使容器成為 Daemonless Container。
當 containerd 和 runc 解耦，可以在不影響已運行容器的情況下，單獨更新 daemon 或是 containerd。

RUNC

runc 是實際建立和執行容器的底層 runtime。它是根據 OCI 規範實現的，確保了容器的標準化。
runc 負責處理容器的所有細節，如設置命名空間、控制組、掛載文件系統等。

Docker Image

Docker Image 可以將其理解為一組 vm-template，裡面包含啟動應用所需的內容。(ReadOnly)
Docker 可以透過這個 Image 來啟動一組或是多組的應用。

Docker Image 的多層結構允許層之間的共享和重用。每一層都有自己的 Hash Value，當我們 pull image 下來時，會檢查 layer 是否已經存在，就不需要再 pull 下來。
(Sharing image layers)

Base Layer

所有的 Docker Image 都是從 Base Layer 往上添加新層。

Merge Layer

上層的文件可以選擇覆蓋下層的文件，透過多重合併的機制，可以確保每一層的獨立，又可以根據需要添加多層文件，簡化每一層的邏輯。

Hashes

同一個標籤也可能會是不同版本的 Image，所以需要使用 Hash，來讓我們可以識別版本內容是否有差異。

• Images digests: Image Manifest File 的 Hash。
• Layer digests: Layer Contents 的 Hash。

1. Content hashes: 未壓縮的 Hash。
2. distribution hashes: 壓縮的 Hash。(減少網路流量)

Multi-Architecture

1. 清單列表
2. 清單 透過這兩個資訊，可以知道對應不同架構下，需要的不同 Layer 資訊，從而透過一個 image，建立不同架構下的應用程式。

命名和標籤

Docker Continaer

虛擬機 vs 容器

VirtualMachine	Container
對硬體做虛擬化	對 OS 做虛擬化
啟動時間長	啟動時間短
攻擊面較大	攻擊面較小

佈署和管理容器

Docker Compose	Docker Swarm	Docker Stack
透過 YAML 檔設定，減少冗長的 command	可擴展的容器集群	結合 Compose 和 Swarm 的特性
單台主機上面的容器管理	提供高可用和高擴展	可以使用 Compose 格式檔案佈署到集群
不適合用於大規模佈署

Docker Network

Docker Network 提供了多種 Network 模式，可以根據需求彈性地配置容器間的通訊方式。

Host	Birdge Networks	Overlay Network	None
與主機共享相同的網路介面和埠	類似區域網路 (最常見的類型)	類似 VPN，可以跨不同的主機通訊	容器不含網路功能
	可以建立自定義的 BridgeNetwork，限制不同組容器間的通訊	可以使用 TLS 加密來保護網路流量

Volumn

Volume 是一個獨立於容器生命週期的儲存空間，讓容器可以儲存持久性資料。它就像是容器的外部硬碟，即使容器被刪除，Volume 和其中的資料仍然會保留下來。

特點

• 獨立性：Volume 是獨立的物件，不受容器生命週期的影響。
• 靈活性：可以將 Volume 映射到專用的外部儲存系統，例如雲端或地端的儲存設備。
• 共享性：不同容器可以透過 Volume 來存取和共用相同的資料。

Reference

https://leanpub.com/dockerdeepdive