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golang+shell快速实现docker运行时

分类: golang编程 | 浏览: 391

手动挂载镜像

  • 导出镜像为tar包 
docker save -o busybox.tar busybox
  • 解压镜像 
tar xf busybox.tar
  • 查看文件 
ls 
020584afccce44678ec82676db80f68d50ea5c766b6e9d9601f7b5fc86dfb96d. json  busybox.tar
2ec9d8fd000cf6929df9aa7a58b6d872f5588e097d18d91cadc2a08dd563d590 manifest.json
79cf3ae80ddd8a3f5e5f09849fa9b8b35ade13b5c9571b534d3651c6d50668e2 repositories
b534869c81f05ce6fbbdd3a3293e64fd032e059ab4b28a0e0d5b485cf904be4b.json
  • 解压layer 
mkdir layer1 layer2
tar xf 2ec9d8fd000cf6929df9aa7a58b6d872f5588e097d18d91cadc2a08dd563d590/layer.tar -C layer1
tar xf 79cf3ae80ddd8a3f5e5f09849fa9b8b35ade13b5c9571b534d3651c6d50668e2/layer.tar -C layer2
  • 创建文件系统

选用overlay fs 

mkdir ./rootfs/{merged, diff ,work} -p
 Mount  -t overlay overlay -o lowerdir=./layer1:./layer2,upperdir=./rootfs/diff,workdir=./rootfs/work ./rootfs/merged
overlayfs有以下概念：
merged: 挂载点
diff 是upper
work 是work

基于golang创建命名空间挂载rootfs 

package main
import (
 "flag"
 "fmt"
 " os "
 "os/exec"
 "syscall"
 "path/filepath"
 "github.com/ docker /docker/pkg/reexec"
)
func init() {
 // 使用reexec注册函数，reexec提供了执行自身的方法，从而对默认的初始命名空间信息进行修改
 reexec.Register("docker-shim", nsInitialisation)
 if reexec.Init() {
 os.Exit(0)
 }
}
func nsInitialisation() {
 newrootPath := os.Args[1]
 // 挂载proc
 if err := mountProc(newrootPath); err !=  nil  {
 fmt.Printf("Error mounting /proc - %s\n", err)
 os.Exit(1)
 }

 // 执行pivot_root
 if err := pivotRoot(newrootPath); err != nil {
 fmt.Printf("Error running pivot_root - %s\n", err)
 os.Exit(1)
 }

 // 配置hostname
 if err := syscall.Sethostname([]byte("my-docker")); err != nil {
 fmt.Printf("Error setting hostname - %s\n", err)
 os.Exit(1)
 }
 nsRun()
}
func nsRun() {
 cmd := exec. Command ("/bin/sh")
 cmd.Stdin = os.Stdin
 cmd.Stdout = os.Stdout
 cmd.Stderr = os.Stderr
 if err := cmd.Run(); err != nil {
 fmt.Printf("Error running the /bin/sh command - %s\n", err)
 os.Exit(1)
 }
}
func main() {
 var rootfsPath string
 flag.StringVar(&rootfsPath, "rootfs", "./rootfs/merged", "Path to the root filesystem to use")
 flag.Parse()
 cmd := reexec.Command("docker-shim", rootfsPath)
 cmd.Stdin = os.Stdin
 cmd.Stdout = os.Stdout
 cmd.Stderr = os.Stderr
 // 创建命名空间
 cmd.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{
 Cloneflags: syscall.CLONE_NEWNS |
 syscall.CLONE_NEWUTS |
 syscall.CLONE_NEWIPC |
 syscall.CLONE_NEWPID |
 syscall.CLONE_NEWNET |
 syscall.CLONE_NEWUSER,
 // UID映射
 UidMappings: []syscall.SysProcIDMap{
 {
 ContainerID: s.Getuid(),0,
 HostID: o
 Size: 1,
 },
 },
 //  GID 映射
 GidMappings: []syscall.SysProcIDMap{
 {
 ContainerID: 0,
 HostID: os.Getgid(),
 Size: 1,
 },
 },
 }
 if err := cmd.Run(); err != nil {
 fmt.Printf("Error running the reexec.Command - %s\n", err)
 os.Exit(1)
 }
}
// 相当于 pivot_root . .pivot_root
func pivotRoot(newroot string) error {
 putold := filepath.Join(newroot, "/.pivot_root")
 // 挂载newroot到自身，目的是为了确保newroot和putold处于不同目录，
 // MS_BIND：执行bind挂载，使文件或者子目录树在文件系统内的另一个点上可视。
 // MS_REC： 创建递归绑定挂载，递归更改传播类型
 if err := syscall.Mount(newroot, newroot, "", syscall.MS_BIND|syscall.MS_REC, ""); err != nil {
 return err
 }
 // 创建put_old目录
 if err := os.MkdirAll(putold, 0700); err != nil {
 return err
 }
 // 调用 pivot_root
 if err := syscall.PivotRoot(newroot, putold); err != nil {
 return err
 }
 // 切换到根目录，不然的话为pivot_root后的当前目录
 if err := os.Chdir("/"); err != nil {
 return err
 }
 // 卸载pivot_root
 putold = "/.pivot_root"
 if err := syscall.Unmount(putold, syscall.MNT_DETACH); err != nil {
 return err
 }
 // 删除put_old目录
 if err := os.RemoveAll(putold); err != nil {
 return err
 }
 return nil
}
// 挂载
func mountProc(newroot string) error {
 source := "proc"
 target := filepath.Join(newroot, "/proc")
 fstype := "proc"
  flags  := 0
 data := ""

 // 创建Proc目录
 os.MkdirAll(target, 0755)
 // 挂载proc
 // mount -t proc proc ./proc
 if err := syscall.Mount(source, target, fstype, uintptr(flags), data); err != nil {
 return err
 }
 return nil
}
 
go build main.go -o docker
./docker

创建网络

为进程命名空间添加虚拟设备 

# 查找ID
ps -ef | grep docker-shim
root 32133 32128 0 13:07 pts/1 00:00:00 docker-shim ./rootfs/merged
root 32149 14085 0 13:08 pts/0 00:00:00 grep --color=auto docker-shim
# 查看PID命名空间
nsenter -t 32133 -n ip link show
ip link add veth0 type veth peer name veth1
ip link set veth0 netns 32133
查看命名空间内网卡信息
nsenter -t 32133 -n ip link show

在宿主机上执行为veth1配置IP 

ip addr add 100.100.1.1/24 dev veth1
ip link set veth1 up

在docker内执行为容器配置IP，测试网络 

ip link set veth0 name eth0
ip addr add 100.100.1.2/24 dev eth0
ip link set eth0 up
ip link set lo up
ip route add default via 100.100.1.1
ping 100.100.1.2

为容器配置 NAT 规则 

 iptables  -t nat -A POSTROUTING -s 100.100.1.0/255.255.255.0 -o eth0 -j MASQUERADE
iptables -A FORWARD -i eth0 -o veth1 -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -o eth0 -i veth1 -j ACCEPT

验证 

echo "nameserver 8.8.8.8" > /etc/resolv.conf
ping baidu.com

此时容器已经可以正常上网了

总结

本文通过golang创建命名空间，挂载文件系统，通过pivot_root切换文件系统root，通过 linux命令 创建虚拟设备对并配置网络，
通过iptables实现网络的NAT，从而快速实现一个简单的容器。

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