【mydocker】容器的进阶[ 4 ]

1.docker的后台运行（detach功能）

原理：在 Docker 早期版本，所有的容器 init 进程都是从 docker daemon 这个进程 fork 出来的，这也就会导致一个众所周知的问题，如果 docker daemon 挂掉，那么所有的容器都会宕掉，这给升级 docker daemon 带来很大的风险。父子进程是异步的。创建子进程的父进程挂掉会造成子进程成为孤儿进程，进程号为1的init进程接管，实际上还是可以运行的，但是 docker daemon 挂了会导致他维护的一些资源也没了，所以容器实际上是不能正常运行的
后来docker使用了containerd-shim进程负责管理容器的创建运行停止。每个进程都有init进程（containerd-shim），containerd-shim 进程负责接收来自 containerd 的命令，启动容器中的进程，并监控它们的生命周期。

• 在容器的runcommand中加入Args参数：d表示后台运行
• 只有注意不可以一边要交互式伪终端，一边要后台运行
  • parent.Wait() 主要是用于父进程等待子进程结束，这在交互式创建容器的步骤里面是没问题的，但是指定了 -d要后台运行就不能再去等待，创建容器之后，父进程直接退出即可。

2.实现docker的ps命令

思路：在容器启动后，将容器的信息存储在/var/lib/mydocker/containers/{containerID}/containner.json文件中，在执行-ps命令时，查询启动/var/lib/mydocker/containers/文件下的所有文件即可。
实现：

• 准备：
  • 1.在fork出子进程，创建container.Info实例：{name,PID,Command,create_time,status}
  • 2.创建文件夹:MkdirAll/var/lib/mydocker/containers/{%s(containerID)}
  • 3.创建文件：file := os.Create(dir,config.json),写入文件：file.WriteString(jsonstr)
  • 4.在进程停止的时候删除文件既可os.removeAll(dir)/var/lib/mydocker/containers/{containerID}
• ps命令：
  • Files := os.ReadDir读取/var/lib/mydocker/containers文件夹的所有文件
  • 读取文件
    • dir := /var/lib/mydocker/containers+file.name
    • realPath := path.Join(dir,config.json)
    • os.Readfile(realPath)
  • json的反序列化为对象->添加到container.info切片中
  • tabwriter 是引用的text/tabwriter类库，用于在控制台打印对齐的表格，打印容器信息
    效果：
    

3.实现mydocker的logs功能

流程：
将进程的输出重定向到容器的日志文件中
实现logcommand命令
实现：

效果：

• 输入：

sudo ./myDocker logs 8287657315

4.实现exec进入容器

原理：
将当前进程的PID加入到容器的namespace中即可实现交互式访问容器，linux操作系统的setns调用即可实现。
难点：
setns系统调用允许进程加入（或重新进入）到指定的 Namespace 中。由于 Namespace 涉及到整个进程的资源隔离，因此需要在进程的上下文中执行，以确保进程及其所有线程都在相同的 Namespace 中；Go Runtime 是多线程的，这意味着 Go 程序通常会有多个线程在同时运行。这种多线程模型与 ==setns 调用所需的单线程上下文不兼容。
Goroutine 会随机在底层 OS 线程之间切换，而不是固定在某个线程，因此在 Go 中执行 setns 不能准确的知道是操作到哪个线程了，结果是不确定的，因此需要特殊处理。
****:
是 C 语言可以通过 gcc 的 扩展 attribute((constructor)) 来实现程序启动前执行特定代码，因此 Go 就可以通过 cgo 嵌入 这样的一段 C 代码来完成 runtime 启动前执行特定的 C 代码。
实现：

cgo这里主要使用了构造函数，然后导入了 C 模块，
execCommand:
获得进程PID\comArray命令，通过设置环境变量，用于与C传递
fork进程
效果：

5.实现docker容器的停止

实质：停止容器的实质就是杀死容器进程。
原理：查找到容器的json文件存储地址，获得PID，使用System.kill杀死进程，修改文件的内容，statu与pid使得ps命令能够获取最新的状态。
流程：
添加stopCommand-> getContainerInfoById(containerID)-> syscall.Kill(PID, syscall.SIGTERM)->json序列化-> 写入f.Write(newContentByte)
效果：

6.实现docker的删除容器容器指令

实质：删除容器的文件夹
原理：查找到容器的json文件存储地址，获得容器状态，如果状态是停止的，直接删除文件夹；若是运行的则先停止运行再删除，如果是其他则报错即可
效果：

正在运行的容器加上-f强制删除指令即可删除，否则报错

7.重构：实现容器间 rootfs 隔离

引入必要性：overlayfs 实现了容器和宿主机的 rootfs 隔离，但是多个容器还是共用的一个rootfs–/root/merged ，多容器之间会互相影响。
实现：这三处调整实际上都是对宿主机上容器 rootfs 目录的调整，把 rootfs 从原来的 /root/merged 调整为/var/lib/mydocker/overlay2/{containerID}/merged ，这样实现容器之间的隔离。

• 修改 mydocker commit 命令，实现对不同容器进行打包镜像的功能。压缩路径为imageName.tar

• 修改 mydocker run 命令，用户可以指定不同镜像，并为每个容器分配单独的隔离文件系统

  • 根据镜像名称找到对应 tar 文件，解压后作为overlay 中的 lower 目录进行挂载
  • rootfs具有很大的修改

• 修改 mydocker rm 命令，删除容器时顺带删除文件系统
  效果：

•   1.运行容器，容器的/tmp中写入a.txt
  

  

•   2.将容器打包为b.tar新镜像
  

  

•   3.在b镜像创造的容器中可以看到a.txt
  

  

8.实现docker容器环境变量传递

实现：mydocker run -e flag,支持在启动容器时指定环境变量，让容器内运行的程序可以使用外部传递的环境变量
原理：
在构建 cmd 的时候指定 Env 参数。

• 1）run 命令增加 -e 参数

• 2）cmd 中指定 Env 参数
  在exec命令fork新进程后，在cmd加入原有的pid的环境变量：
  cmd.Env = append(os.Environ(), env...)

  path := fmt.Sprintf("/proc/%s/environ", pid)
  contentBytes, err := os.ReadFile(path)
  envs := strings.Split(string(contentBytes), "\u0000")
  

效果：
设置环境变量后，后台运行：

exec命令进入容器后，环境变量依然生效: