[Docker] Docker源码分析（三）之Docker Server

一、Docker Server创建流程

Docker Server是Daemon Server的重要组成部分，功能：接收Docker Client发送的请求，并按照相应的路由规则实现请求的路由分发，最终将请求处理的结果返回给Docker Client。
Docker Daemon启动，在mainDaemon()运行的最后创建并运行serverapi的Job，让Docker Daemon提供API访问服务。
Docker Server的整个生命周期

创建Docker Server的Job
配置Job的环境变量
触发执行Job

说明：本文分析的代码为Docker 1.2.0版本。

（一）创建“serverapi”的Job

/docker/daemon.go

func mainDaemon() {
      ...
      // Serve api
      job := eng.Job("serveapi", flHosts...)
      ...
  }

运行serverapi的Job时，会执行该Job的处理方法api.ServeApi。

（二）配置Job环境变量

/docker/daemon.go

job.SetenvBool("Logging", true)
job.SetenvBool("EnableCors", *flEnableCors)
job.Setenv("Version", dockerversion.VERSION)
job.Setenv("SocketGroup", *flSocketGroup)
 
job.SetenvBool("Tls", *flTls)
job.SetenvBool("TlsVerify", *flTlsVerify)
job.Setenv("TlsCa", *flCa)
job.Setenv("TlsCert", *flCert)
job.Setenv("TlsKey", *flKey)
job.SetenvBool("BufferRequests", true)

参数分为两种

创建Job实例时，用指定参数直接初始化Job的Args属性
创建Job后，给Job添加指定的环境变量

环境变量名	FLAG参数	默认	作用值
Logging		true	启用Docker容器的日志输出
EnableCors	flEnableCors	false	在远程API中提供CORS头
Version			显示Docker版本号
SocketGroup	flSockerGroup	docker	在daemon模式中unix domain socket分配用户组名
Tls	flTls	false	使用TLS安全传输协议
TlsVerify	flTlsVerify	false	使用TLS并验证远程客户端
TlsCa	flCa		指定CA文件路径
TlsCert	flCert		TLS证书文件路径
TlsKey	flKey		TLS密钥文件路径
BufferRequest		true	缓存Docker Client请求

（三）运行Job

/api/server/server.go

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if err := job.Run(); err != nil {
    log.Fatal(err)
}

Docker在eng对象中注册过键位serverapi的处理方法，在运行Job的时候执行这个处理方法的值函数，相应的处理方法的值为api.ServeApi。

二、ServeApi运行流程

ServeApi属于Docker Server提供API服务的部分，作为一个监听请求、处理请求、响应请求的服务端，支持三种协议：TCP协议、UNIX Socket形式以及fd的形式。功能是：循环检查Docker Daemon支持的所有协议，并为每一种协议创建一个协程goroutine，并在协程内部配置一个服务于HTTP请求的服务端。

/api/server/server.go

// ServeApi loops through all of the protocols sent in to docker and spawns
// off a go routine to setup a serving http.Server for each.
func ServeApi(job *engine.Job) engine.Status {
    if len(job.Args) == 0 {
        return job.Errorf("usage: %s PROTO://ADDR [PROTO://ADDR ...]", job.Name)
    }
    var (
        protoAddrs = job.Args
        chErrors   = make(chan error, len(protoAddrs))
    )
    activationLock = make(chan struct{})
 
    for _, protoAddr := range protoAddrs {
        protoAddrParts := strings.SplitN(protoAddr, "://", 2)
        if len(protoAddrParts) != 2 {
            return job.Errorf("usage: %s PROTO://ADDR [PROTO://ADDR ...]", job.Name)
        }
        go func() {
            log.Infof("Listening for HTTP on %s (%s)", protoAddrParts[0], protoAddrParts[1])
            chErrors <- ListenAndServe(protoAddrParts[0], protoAddrParts[1], job)
        }()
    }
 
    for i := 0; i < len(protoAddrs); i += 1 {
        err := <-chErrors
        if err != nil {
            return job.Error(err)
        }
    }
 
    return engine.StatusOK
}

ServeApi执行流程：

检查Job参数，确保传入参数无误
定义Docker Server的监听协议与地址，以及错误信息管理channel
遍历协议地址，针对协议创建相应的服务端
通过chErrors建立goroutine与主进程之间的协调关系

（一）判断Job参数

判断Job参数，job.Args，即数组flHost，若flHost的长度为0，则说明没有监听的协议与地址，参数有误。

/api/server/server.go

func ServeApi(job *engine.Job) engine.Status {
    if len(job.Args) == 0 {
        return job.Errorf("usage: %s PROTO://ADDR [PROTO://ADDR ...]", job.Name)
    }
    ...
}

（二）定义监听协议与地址及错误信息

/api/server/server.go

var (
       protoAddrs = job.Args
       chErrors   = make(chan error, len(protoAddrs))
   )
   activationLock = make(chan struct{})

定义protoAddrs[flHosts的内容]、chErrors[错误类型管道]与activationLock[同步serveapi和acceptconnections两个job执行的管道]三个变量，

（三）遍历协议地址

/api/server/server.go

for _, protoAddr := range protoAddrs {
    protoAddrParts := strings.SplitN(protoAddr, "://", 2)
    if len(protoAddrParts) != 2 {
        return job.Errorf("usage: %s PROTO://ADDR [PROTO://ADDR ...]", job.Name)
    }
    go func() {
        log.Infof("Listening for HTTP on %s (%s)", protoAddrParts[0], protoAddrParts[1])
        chErrors <- ListenAndServe(protoAddrParts[0], protoAddrParts[1], job)
    }()
}

遍历协议地址，针对协议创建相应的服务端。协议地址

（四）协调chErrors与主进程关系

根据chErrors的值运行，如果chErrors这个管道中有错误内容，则ServerApi一次循环结束，若无错误内容，循环被阻塞。即chErrors确保ListenAndServe所对应的协程能和主函数ServeApi进行协调，如果协程出错，主函数ServeApi仍然可以捕获这样的错误，从而导致程序退出。

/api/server/server.go

for i := 0; i < len(protoAddrs); i += 1 {
    err := <-chErrors
    if err != nil {
        return job.Error(err)
    }
}
return engine.StatusOK

三、ListenAndServe实现

ListenAndServe的功能：使Docker Server监听某一指定地址，并接收该地址的请求，并对以上请求路由转发至相应的处理方法处。
ListenAndServe执行流程：

创建route路由实例
创建listener监听实例
创建http.Server
启动API服务

流程图：

（一）创建route路由实例

/api/server/server.go

// ListenAndServe sets up the required http.Server and gets it listening for
// each addr passed in and does protocol specific checking.
func ListenAndServe(proto, addr string, job *engine.Job) error {
    var l net.Listener
    r, err := createRouter(job.Eng, job.GetenvBool("Logging"), job.GetenvBool("EnableCors"), job.Getenv("Version"))
    if err != nil {
        return err
    }
    ...
}

路由实例的作用：负责Docker Server对外部请求的路由及转发。
实现过程：

创建全新的route路由实例
为route实例添加路由记录

1、创建空路由实例

/api/server/server.go

func createRouter(eng *engine.Engine, logging, enableCors bool, dockerVersion string) (*mux.Router, error) {
     r := mux.NewRouter()
     ...
 }

/vendor/src/github.com/gorilla/mux/mux.go

// NewRouter returns a new router instance.
func NewRouter() *Router {
    return &Router{namedRoutes: make(map[string]*Route), KeepContext: false}
}
 
// This will send all incoming requests to the router.
type Router struct {
    // Configurable Handler to be used when no route matches.
    NotFoundHandler http.Handler
    // Parent route, if this is a subrouter.
    parent parentRoute
    // Routes to be matched, in order.
    routes []*Route
    // Routes by name for URL building.
    namedRoutes map[string]*Route
    // See Router.StrictSlash(). This defines the flag for new routes.
    strictSlash bool
    // If true, do not clear the request context after handling the request
    KeepContext bool
}

NewRoute()函数返回一个全新的route实例r，类型为mux.Router。实例初始化nameRoutes和KeepContext。

nameRoutes：map类型，key为string类型，value为Route路由记录类型
KeepContext：属性为false，则处理完请求后清除请求内容，不对请求做存储操作

mux.Router会通过一系列已经注册过的路由记录，来匹配接收的请求。先通过请求的URL或者其他条件找到相应的路由记录，并调用这条记录中的执行处理方法。
mux.Router特性

请求可以基于URL的主机名、路径、路径前缀、shemes、请求头和请求值、HTTP请求方法类型或者使用自定义的匹配规则
URL主机名和路径可以通过一个正则表达式来表示
注册的URL可以直接被运用，也可以保留从而保证维护资源的使用
路由记录同样看可以作用于子路由记录

2、添加路由记录

/api/server/server.go

if os.Getenv("DEBUG") != "" {
       AttachProfiler(r)
   }
 
   m := map[string]map[string]HttpApiFunc{
       "GET": {
           "/_ping":                          ping,
           "/events":                         getEvents,
           "/info":                           getInfo,
           "/version":                        getVersion,
           "/images/json":                    getImagesJSON,
           "/images/viz":                     getImagesViz,
           "/images/search":                  getImagesSearch,
           "/images/{name:.*}/get":           getImagesGet,
           "/images/{name:.*}/history":       getImagesHistory,
           "/images/{name:.*}/json":          getImagesByName,
           "/containers/ps":                  getContainersJSON,
           "/containers/json":                getContainersJSON,
           "/containers/{name:.*}/export":    getContainersExport,
           "/containers/{name:.*}/changes":   getContainersChanges,
           "/containers/{name:.*}/json":      getContainersByName,
           "/containers/{name:.*}/top":       getContainersTop,
           "/containers/{name:.*}/logs":      getContainersLogs,
           "/containers/{name:.*}/attach/ws": wsContainersAttach,
       },
       "POST": {
           "/auth":                         postAuth,
           "/commit":                       postCommit,
           "/build":                        postBuild,
           "/images/create":                postImagesCreate,
           "/images/load":                  postImagesLoad,
           "/images/{name:.*}/push":        postImagesPush,
           "/images/{name:.*}/tag":         postImagesTag,
           "/containers/create":            postContainersCreate,
           "/containers/{name:.*}/kill":    postContainersKill,
           "/containers/{name:.*}/pause":   postContainersPause,
           "/containers/{name:.*}/unpause": postContainersUnpause,
           "/containers/{name:.*}/restart": postContainersRestart,
           "/containers/{name:.*}/start":   postContainersStart,
           "/containers/{name:.*}/stop":    postContainersStop,
           "/containers/{name:.*}/wait":    postContainersWait,
           "/containers/{name:.*}/resize":  postContainersResize,
           "/containers/{name:.*}/attach":  postContainersAttach,
           "/containers/{name:.*}/copy":    postContainersCopy,
       },
       "DELETE": {
           "/containers/{name:.*}": deleteContainers,
           "/images/{name:.*}":     deleteImages,
       },
       "OPTIONS": {
           "": optionsHandler,
       },
   }

m的类型为映射，key表示HTTP的请求类型，如GET、POST、DELETE等，value为映射类型，代表URL与执行处理方法的映射。

/api/server/server.go

1	type HttpApiFunc func(eng engine.Engine, version version.Version, w http.ResponseWriter, r http.Request, vars map[string]string) error

（二）创建listener监听实例

路由模块完成请求的路由与分发，监听模块完成请求的监听功能。Listener是一种面向流协议的通用网络监听模块。

/api/server/server.go

var l net.Listener
 ...
 if job.GetenvBool("BufferRequests") {
     l, err = listenbuffer.NewListenBuffer(proto, addr, activationLock)
 } else {
     l, err = net.Listen(proto, addr)

Listenbuffer的作用：让Docker Server立即监听指定协议地址上的请求，但将这些请求暂时先缓存下来，等Docker Daemon全部启动完毕之后才让Docker Server开始接受这些请求。

/pkg/listenbuffer/buffer.go

// NewListenBuffer returns a listener listening on addr with the protocol.
func NewListenBuffer(proto, addr string, activate chan struct{}) (net.Listener, error) {
    wrapped, err := net.Listen(proto, addr)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
 
    return &defaultListener{
        wrapped:  wrapped,
        activate: activate,
    }, nil
}

若协议类型为TCP，Job环境变量中Tls或TlsVerity有一个为true，则说明Docker Server需要支持HTTPS服务。需要建立一个tls.Config类型实例tlsConfig，在tlsConfig中加载证书、认证信息，通过tls包中的NewListener函数创建HTTPS协议请求的Listener实例。

/api/server/server.go

1	l = tls.NewListener(l, tlsConfig)

（三）创建http.Server

/api/server/server.go

1	httpSrv := http.Server{Addr: addr, Handler: r}

Docker Server需要创建一个Server对象来运行HTTP/HTTPS服务端，创建http.Server，addr为需要监听的地址，r为mux.Router。

（四）启动API服务

创建http.Server实例后，即启动API服务，监听请求，并对每一个请求生成一个新的协程来做专属服务。对于每个请求，协程会读取请求，查询路由表中的路由记录项，找到匹配的路由记录，最终调用路由记录中的处理方法，执行完毕返回响应信息。

/api/server/server.go

1	return httpSrv.Serve(l)

一、Docker Server创建流程

（一）创建“serverapi”的Job

（二）配置Job环境变量

（三）运行Job

二、ServeApi运行流程

（一）判断Job参数

（二）定义监听协议与地址及错误信息

（三）遍历协议地址

（四）协调chErrors与主进程关系

三、ListenAndServe实现

（一）创建route路由实例

1、创建空路由实例

2、添加路由记录

（二）创建listener监听实例

（三）创建http.Server

（四）启动API服务

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