【编者按】在《深入浅出Docker》系列文章的基础上，InfoQ推出了《Docker源码分析》系列文章。《深入浅出Docker》系列文章更多的是从使用角度出发，帮助读者了解Docker的来龙去脉，而《Docker源码分析》系列文章通过分析解读Docker源码，来让读者了解Docker的内部实现，以更好的使用Docker。总之，我们的目标是促进Docker在国内的发展以及。另外，欢迎加入InfoQ Docker技术交流群，QQ群号：272489193。
Docker架构中，Docker Server是Docker Daemon的重要组成部分。Docker Server最主要的功能是：接受用户通过Docker Client发送的请求，并按应的由规则实现由分发。
同时，Docker Server具备十分优秀的用户友好性，多种通信协议的支持大大降低Docker用户使用Docker的门槛。除此之外，Docker Server设计实现了详尽清晰的API接口，以供Docker用户选择使用。通信安全方面，Docker Server可以提供安全传输层协议（TLS），数据的加密传输。并发处理方面，Docker Daemon大量使用了Golang中的goroutine，大大提高了服务端的并发处理能力。
本文为《Docker源码分析》系列的第五篇Docker Server的创建。
《Docker源码分析（三）：Docker Daemon启动》主要分析了Docker Daemon的启动，而在mainDaemon()运行的最后环节，实现了创建并运行名为”serveapi”的job。这一环节的作用是：让Docker Daemon提供API访问服务。实质上，这正是实现了Docker架构中Docker Server的创建与运行。
从流程的角度来说，Docker Server的创建并运行，代表了”serveapi”这个job的整个生命周期：创建Job实例job，配置job变量，以及最终执行该job。本章分三节具体分析这三个不同的阶段。
Job是Docker架构中Engine内部最基本的任务执行单位，故创建Docker Server这一任务的执行也不例外，需要表示为一个可执行的Job。换言之，需要创建Docker Server，则必须创建一个相应的Job。具体的Job创建形式位于，如下：
创建完Job实例job之后，Docker Daemon为job配置参数。在Job实现过程中，为Job配置参数有两种方式：第一，创建Job实例时，用指定参数直接初始化Job的Args属性；第二，创建完Job后，给Job添加指定的变量。以下代码则实现了为创建的job配置变量：
本章将深入分析Docker Server提供API服务的部分，从源码的角度剖析Docker Server的架构设计与实现。
作为一个请求、处理请求的服务端，Docker Server首先明确自身需要为多少种通信协议提供服务，在Docker这个C/S模式的架构中，可以使用的协议无外乎三种:TCP协议，Unix Socket形式，以及fd的形式。随后，Docker Server根据协议的不同，分别创建不同的服务端实例。最后，在不同的服务端实例中，创建相应的由模块，模块，以及处理请求的Handler，形成一个完备的server。
”serveapi”这个job在运行时，将执行api.ServeApi函数。ServeApi的功能是：循环检查所有Docker Daemon当前支持的通信协议，并对于每一种协议都创建一个goroutine，在这个goroutine内部配置一个服务于HTTP请求的server端。ServeApi的代码实现位于：
第一，判断job.Args的长度是否为0，由于通过flHosts来初始化job.Args，故job.Args的长度若为0的话，说明没有Docker Server没有的协议与地址，参数有误，返回错误信息。代码如下：
ListenAndServe的功能是：使Docker Server某一指定地址，接受该地址上的请求，并对以上请求由转发至相应的处理函数Handler处。从实现的角度来看，ListenAndServe主要实现了设置一个服务于HTTP的server，该server将指定地址上的请求，并对请求做特定的协议检查，最终完成请求的由与分发。代码实现位于。
ListenAndServe的实现可以分为以下4个部分：
(1) 创建router由实例；
(2) 创建listener实例；
(3) 创建http.Server；
(4) 启动API服务。
ListenAndServe的执行流程如下图：
图5.1 ListenAndServer执行流程图
下文将按照ListenAndServe执行流程图一一深入分析各个部分。
createRouter的实现位于。
创建router由实例是一个重要的环节，由实例的作用是：负责Docker Server对请求进行由以及分发。实现过程中，主要两个步骤：第一，创建全新的router由实例；第二，为router实例添加由记录。
可见，以上代码返回的类型为mux.Router。mux.Router会通过一系列已经注册过的由记录，来为接受的请求做匹配，首先通过请求的URL或者其他条件，找到相应的由记录，并调用这条由记录中的执行Handler。mux.Router有以下这些特性：
Router由实例r创建完毕，下一步工作是为Router实例r添加所需要的由记录。由记录存储着用来匹配请求的信息，包括对请求的匹配规则，以及匹配之后的Handler执行入口。
回到createRouter实现代码中，首先判断Docker Daemon的启动过程中有没有DEBUG模式。通过docker可执行文件启动Docker Daemon，解析flag参数时，若flDebug的值为lse，则说明不需要配置DEBUG；若flDebug的值为true，则说明需要为Docker Daemon添加DEBUG功能。具体的代码实现如下：
分析以上源码，可以发现Docker Server使用两个包来完成DEBUG相关的工作：expvar和pprof。包expvar为公有变量提供标准化的接口，使得这些公有变量可以通过HTTP的形式在”/debug/vars”这个URL下被访问，传输时格式为JSON。包pprof将Docker Server运行时的分析数据通过”/debug/pprof/”这个URL向外。这些运行时信息包括以下内容：可得的信息列表、正在运行的命令行信息、CPU信息、程序函数引用信息、ServeHTTP这个函数三部分信息使用情况（堆使用、goroutine使用和thread使用）。
回到createRouter函数实现中，完成DEBUG功能的所有工作之后，Docker Docker创建了一个map类型的对象m，用于初始化由实例r的由记录。简化的m对象，代码如下：
以上代码，在第一层循环中，按HTTP请求方法划分，获得请求方法各自的由记录，第二层循环，按匹配请求的URL进行划分，获得与URL相对应的执行Handler。在嵌套循环中，通过makeHttpHandler返回一个执行的函数f。在返回的这个函数中，涉及了logging信息，CORS信息（跨域资源共享协议），以及版本信息。以下举例说明makeHttpHandler的实现，从对象m可以看到，对于”GET”请求，请求URL为”/info”，则请求Handler为”getInfo”。执行makeHttpHandler的具体代码实现如下：
以上makeHttpHandler的执行已经完毕，返回func函数，作为指定URL对应的执行Handler。
创建完处理函数Handler，需要向由实例中添加新的由记录。如果URL信息为空，则直接为该HTTP请求方法类型添加由记录；若URL不为空，则为请求URL径添加新的由记录。需要额外注意的是，在URL不为空，为由实例r添加由记录时，考虑了API版本的问题，通过thods(localMethod).HandlerFunc(f)来实现。
至此，mux.Router实例r的两部分工作工作已经全部完成：创建空的由实例r，为r添加相应的由记录，最后返回由实例r。
现I时er由记录。需要额外的利次循环中，都有不同的组合1083lla/mux/mux.go,
由模块，完成了请求的由与分发这一重要部分，属于ListenAndServe实现中的第一个重要工作。对于请求的功能，同样需要模块来完成。而在ListenAndServe实现中，第二个重要的工作就是创建Listener。Listener是一种面向流协议的通用网络模块。
在创建Listener之前，先判断Docker Server允许的协议，若协议为fd形式，则直接通过ServeFd来服务请求；若协议不为fd形式，则继续往下执行。
在程序执行过程中，需要判断”serveapi”这个job的中”BufferRequests”的值，是否，若，则通过包listenbuffer创建一个Listener的实例l，否则的话直接通过包net创建Listener实例l。具体的代码位于，如下：
由于在mainDaemon()中创建”serveapi”这个job之后，给job添加变量时，已经给”BufferRequets”赋值为true，故使用包listenbuffer创建listener实例。
Listenbuffer的作用是：让Docker Server可以立即指定协议地址上的请求，但是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。这样设计有一个很大的好处，那就是可以在Docker Daemon还没有完全启动完毕之前，接收并缓存尽可能多的用户请求。
若协议的类型为TCP，另外job中变量Tls或者TlsVerify有一个，则说明Docker Server需要支持HTTPS服务，需要为Docker Server配置安全传输层协议（TLS）的支持。为实现TLS协议，首先需要建立一个tls.Config类型实例tlsConfig，然后在tlsConfig中加载证书，认证信息等，最终通过包tls中的NewListener函数，创建出适应于接收HTTPS协议请求的Listener实例l，代码如下：
创建http.Server实例之后，Docker Server立即启动API服务，使Docker Server开始在Listener实例l上接受请求，并对于每一个请求都生成一个新的goroutine来做专属服务。对于每一个请求，goroutine会读取请求，查询由表中的由记录项，找到匹配的由记录，最终调用由记录中的执行Handler，执行完毕后，goroutine对请求返回响应信息。代码如下：
Docker Server作为Docker Daemon架构中请求的入口，接管了所有Docker Daemon对外的通信。通信API的规范性，通信过程的安全性，服务请求的并发能力，往往都是Docker用户最为关心的内容。本文基于源码，分析了Docker Server大部分的细节实现。希望Docker用户可以初探Docker Server的设计，并且可以更好的利用Docker Server创造更大的价值。
孙宏亮，初创团队，软件工程师，浙江大学VLIS实验室应届研究生。读研期间活跃在PaaS和Docker开源社区，对Cloud Foundry有深入研究和丰富实践，擅长底层平台代码分析，对分布式平台的架构有一定经验，撰写了大量有深度的技术博客。2014年末以合伙人身份加入DaoCloud团队，致力于以Docker为主的容器的技术，推动互联网应用的容器化步伐。邮箱：
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