背景

最近刚刚学完 Rust 的语法，所以想做一个简单的《Build your own docker》，看到 CodeCrafters 有个的教程，所以赶紧来试一下。

开搞

项目搭建

教程中的项目有提供最基础的项目代码，在编写完成后提交代码会在云端进行测试验证，但是我想在本地直接进行验证（其实是后面的章节收费了，大雾），所以项目由以下两部分组成：

docker：完整的 my-docker 项目源码，执行 your_docker.sh 的时候会通过 cargo run 来执行代码

tester：本地测试命令的项目，这部分代码在《[docker-tester](https://github.com/codecrafters-io/docker-tester/tree/18245703a5beed8ee0a7e1cbb7204a7ee3b3b5d1)》，不过这部分是用 go 写的，所以要运行在 docker 项目里

项目根目录会提供两个脚本方便测试

- test_your_docker.sh：在 docker 中执行 docker-tester 来验证 cli 的逻辑

bash

docker system prune --force
docker build -t docker-tester-dev . && docker run --cap-add "SYS_ADMIN" -e "TERM=xterm-256color" docker-tester-dev make test

test_shell_output.sh：判断命令输出是否符合要求

bash

#!/bin/bash

# 执行 shell 命令
# bash -c "xxxx"
# bash -c "ls non_existing_file.txt"
bash -c "ls"

# 获取退出代码
exit_code=$?

# 根据退出代码进行错误判断
if [[ $exit_code -eq 0 ]]; then
  echo "命令执行成功"
else
  echo "命令执行失败，退出代码：$exit_code"
  
  # 根据具体的退出代码值进行错误处理
  if [[ $exit_code -eq 1 ]]; then
    echo "General Error: 1"
  elif [[ $exit_code -eq 2 ]]; then
    echo "Misuse of Shell Built-in: 2"
  elif [[ $exit_code -eq 126 ]]; then
    echo "Cannot Execute: 126"
  elif [[ $exit_code -eq 127 ]]; then
    echo "Command Not Found: 127"
  fi
fi

如果想直接运行 mydocker，可以直接添加以下 alias

bash

mydocker='docker container prune -f && docker build -t mydocker ./docker && docker run --cap-add="SYS_ADMIN" mydocker'

功能实现

1. 命令执行并输出

根据用户传入的命令，在本地电脑执行对应的命令，并且处理好对应的输入输出和退出逻辑，关键代码如下

rust

let args: Vec<_> = std::env::args().collect();
let command = &args[3];
let command_args = &args[4..];
let output = Command::new(command)
    .args(command_args)
    // .stdout(Stdio::piped())
    // .stderr(Stdio::piped())
    .output()
    .with_context(|| {
        format!(
            "Tried to run '{}' with arguments {:?}",
            command, command_args
        )
    })?;

let std_out = std::str::from_utf8(&output.stdout)?;
print!("{}", std_out);
let std_err = std::str::from_utf8(&output.stderr)?;
eprint!("{}", std_err);

2. 处理 exit 逻辑

在执行命令之后判断命令是否执行成功，如果没有则返回相应的退出码

rust

if !output.status.success() {
    exit(output.status.code().unwrap_or(1));
}

3. 文件系统隔离

文件系统是借用的宿主的 chroot 能力，该能力可以改变当前进程及其子进程根目录的操作，从而完成文件系统的隔离

rust

fn setup_filesystem_isolation(command: &str) -> Result<()> {
    // container_path: /tmp/your_docker_container/
    let container_path = Path::new("/tmp/your_docker_container");
    std::fs::create_dir_all(container_path.join("dev/null"))?;

    let command_path = PathBuf::from(command);
    let command_file_name = command_path.file_name().unwrap();
    let dest_command_path = container_path.join(command_path.parent().unwrap().strip_prefix("/")?);
    if DEBUG == true {
        println!(
            "command_path: {}; command_path: {}",
            command_path.display(),
            dest_command_path.display()
        );
    }

    std::fs::create_dir_all(dest_command_path.clone())?;
    std::fs::copy(
        command_path.clone(),
        dest_command_path.join(command_file_name),
    )?;

    chroot(container_path)?;
    std::env::set_current_dir("/")?;

    Ok(())
}

4. 进程隔离

通过使用 PID namespaces 的方式来常见一个新的进程 ID 命名空间，来进行进程隔离

rust

fn setup_process_isolation() -> () {
    unsafe {
        libc::unshare(libc::CLONE_NEWPID);
    }
}

5. 其他

到此为止已对项目中的核心功能进行了复现，其他的部分以后再来探索吧：

登录到 docker hub
下载 docker 镜像
运行镜像时使用 docker layer

总结

总的来说还是很有意思的，在熟悉了 rust 的同时也了解了 Linux 的 chroot 和 PID namespace 的能力，并且对 docker 的基本运行原理有了更深一步的了解，Very nice！

Reference

https://github.com/JiyuShao/build-your-own-docker-rust

https://app.codecrafters.io/courses/docker/overview

https://github.com/codecrafters-io/docker-tester/tree/18245703a5beed8ee0a7e1cbb7204a7ee3b3b5d1

使用 Rust 来实现自己的 Docker

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功能实现

1. 命令执行并输出

2. 处理 exit 逻辑

3. 文件系统隔离

4. 进程隔离

5. 其他

总结

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