DOCKER源码-启动流程

dockerd启动流程

当用户执行命令systemctl start docker后，systemd检查docker配置文件/usr/lib/systemd/system/docker.service。
因为docker配置文件中定义了BindsTo=containerd.service，所以containerd将先启动。
如果containerd启动失败，那么dockerd也将启动失败。
containerd启动成功后，dockerd二进制文件开始启动，开始执行main()函数。
dockerd程序的main函数所在文件：cmd/dockerd/docker.go

main函数中的调用的newDaemonCommand()函数用于构建一个Command对象，该对象定义如下：

cmd := &cobra.Command{
        Use:           "dockerd [OPTIONS]",
        Short:         "A self-sufficient runtime for containers.",
        SilenceUsage:  true,
        SilenceErrors: true,
        Args:          cli.NoArgs,
        RunE: func(cmd *cobra.Command, args []string) error {
            opts.flags = cmd.Flags()
            return runDaemon(opts)
        },
        DisableFlagsInUseLine: true,
        Version:               fmt.Sprintf("%s, build %s", dockerversion.Version, dockerversion.GitCommit),
    }

Command对象中的RunE字段就是用来启动dockerd的函数，它最终调用了DaemonCli.start()函数，DaemonCli定义：
cmd/dockerd/daemon.go

type DaemonCli struct {
    *config.Config
    configFile *string
    flags      *pflag.FlagSet
    api             *apiserver.Server
    d               *daemon.Daemon
    authzMiddleware *authorization.Middleware
}

而DaemonCli实例中的start()函数是dockerd启动的主要逻辑，主要包含以下事项：
- 从命令行中加载日志相关参数，并配置logrus日志对象
- 根据命令行参数判断是否打开Debug模式，是否打开实验特性
- 创建--data-root目录
- 创建PID文件
- 是否启用无root模式
- 加载API Server相关配置，包括证书
- 创建API Server，但现在不启动
- 创建一个协程与containerd保持心跳，如果连接containerd失败，则dockerd启动失败
- 监听信号量并设置hook函数用于释放DaemonCli对象
- 创建Daemon实例，创建Daemon的过程中创建了几个重要对象（这里只列出部分，后面会细讲）：
  - containerd：负责容器相关操作，且依赖一个RPC客户端，大部分容器相关操作都通过RPC调用containerd进程来完成
  - volumes：负责volume的创建、查找、删除等
  - imageService：负责镜像相关操作
  - netController：负责网络设备的相关操作
- 将Daemon对象放入DaemonCli对象中
- 启动Metrics服务，默认地址：unix:/var/run/docker/metrics.sock
- 如果之前配置过swarm的话，则重新加入集群，并启动集群总的服务
- 构建API路由：用Daemon对象中包含的各核心功能与API Path对应起来
- 启动API Server，默认地址：unix:/var/run/docker.sock
- 阻塞直到API Server协程发生错误或完成退出后，结束各个协程

Daemon结构体

以下是Daemon结构体的定义，在19.03.7版本中包含40个字段，下面我们只分析几个重要字段：
daemon/daemon.go

type Daemon struct {
    // ... 省略多行 ...
    repository        string
    containers        container.Store
    containersReplica container.ViewDB
    execCommands      *exec.Store
    imageService      *images.ImageService
    netController     libnetwork.NetworkController
    volumes           *volumesservice.VolumesService
    discoveryWatcher  discovery.Reloader
    root              string
    graphDrivers map[string]string // By operating system
    containerdCli         *containerd.Client
    containerd            libcontainerdtypes.Client
    // ... 省略多行 ...
}

字段说明：

root：字符串，记录了--data-root选项的值
repository：字符串，记录了存储容器的目录：--data-root选项的值 + /containers
containers：一个容器对象缓存器，方便其他需要频繁查询容器状态的模块使用
containersReplica：目前是一个用基数树算法实现的内存式数据库，用于快速查找容器

volumes：负责volume的创建、查找、删除等，在使用默认驱动local的情况下，创建volume的工作由dockerd进程通过创建本地目录来完成，如果已存在同名的vlume，则直接返回该volume，关键代码：

volume/local/local.go

func (r *Root) Create(name string, opts map[string]string) (volume.Volume, error) {
    // ... 省略多行 ...
    v, exists := r.volumes[name]
        if exists {
            return v, nil
        }
        path := r.DataPath(name)
        if err := idtools.MkdirAllAndChown(path, 0755, r.rootIdentity); err != nil {
            return nil, errors.Wrapf(errdefs.System(err), "error while creating volume path '%s'", path)
        }
    // ... 省略多行 ...

imageService：负责镜像相关操作，镜像的操作都是由dockerd进程在本地完成
netController：负责网络设备的相关操作，详见另一篇文章：DOCKER源码-创建网络
containerd：负责容器相关操作，且依赖一个RPC客户端，大部分容器相关操作都通过RPC调用containerd进程来完成，详见另一篇文章：DOCKER源码-创建容器

编写日期：2020-03-13

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