内核 | Tony Bai

标签内核下的文章

探讨docker容器对共享内存的支持情况

十月 12, 2014
2 条评论

我们的遗留系统广泛使用了性能最佳的IPC方式 – 共享内存，而且用到了两种共享内存的实现方式：System V共享内存(shmget、shmat、shmdt)以及Mmap映射Regular File。System V共享内存支持一定程度上的内存数据持久化，即当程序创建共享内存对象后，如果不显式删除或物理主机重启，该IPC对象会一直保留，其中的数据也不会丢失；mmap映射Regular File的方式支持内存数据持久化到文件中，即便物理主机重启，这部分数据依旧不会丢失，除非显式删除文件。这两个共享内存机制，尤其是其持久化的特性是我们的系统所依赖的。但是在Docker容器中，这两种共享内存机制依旧能被很好的支持吗？我们通过试验来分析一下。

一、System V共享内存

一个启动的Docker容器就是一个拥有了自己的内核名字空间的进程，其pid、net、ipc、mnt、uts、user等均与其他进程隔离，对于运行于该容器内的程序而言，它仿佛会觉得它独占了一台“主机”。对于这类“主机”，我们首先来测试一下其中的system v共享内存是否依旧能像物理主机上一样，在程序退出后依旧能保持持久化？在容器退出后能保持么？

我们先来写两个测试程序，一个用于创建system v共享内存，并写入一些数据，另外一个程序则映射该共享内存并尝试读出内存中的数据。由于Golang目前仍未提供对System V共享内存的高级封装接口，通过syscall包的Syscall调用又太繁琐，因此我们直接使用C代码与Go代码结合的方式实现这两个测试程序。之前写过一篇名为《Go与C语言互操作》的博文，看不懂下面代码的朋友，可以先阅读一下这篇文章。

//systemv_shm_wr.go
package main

//#include <sys/types.h>
//#include <sys/ipc.h>
//#include <sys/shm.h>
//#include <stdio.h>
//
//#define SHMSZ     27
//
//int shm_wr() {
//    char c;
//    int shmid;
//    key_t key;
//    char *shm, *s;
//
//    key = 5678;
//
//    if ((shmid = shmget(key, SHMSZ, IPC_CREAT | 0666)) < 0) {
//        return -1;
//    }
//
//    if ((shm = shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *) -1) {
//        return -2;
//    }
//
//    s = shm;
//    for (c = 'a'; c <= 'z'; c++)
//        *s++ = c;
//    s = NULL;
//
//    return 0;
//}
import "C"

import "fmt"

func main() {
        i := C.shm_wr()
        if i != 0 {
                fmt.Println("SystemV Share Memory Create and Write Error:", i)
                return
        }
        fmt.Println("SystemV Share Memory Create and Write Ok")
}

//systemv_shm_rd.go

package main

//#include <sys/types.h>
//#include <sys/ipc.h>
//#include <sys/shm.h>
//#include <stdio.h>
//
//#define SHMSZ     27
//
//int shm_rd() {
//    char c;
//    int shmid;
//    key_t key;
//    char *shm, *s;
//
//    key = 5678;
//
//    if ((shmid = shmget(key, SHMSZ, 0666)) < 0) {
//        return -1;
//    }
//
//    if ((shm = shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *) -1) {
//        return -2;
//    }
//
//    s = shm;
//
//    int i = 0;
//    for (i = 0; i < SHMSZ-1; i++)
//        printf("%c ", *(s+i));
//    printf("\n");
//    s = NULL;
//
//    return 0;
//}
import "C"

import "fmt"

func main() {
        i := C.shm_rd()
        if i != 0 {
                fmt.Println("SystemV Share Memory Create and Read Error:", i)
                return
        }
        fmt.Println("SystemV Share Memory Create and Read Ok")
}

我们通过go build构建上面两个程序，得到两个测试用可执行程序：systemv_shm_wr和systemv_shm_rd。下面我们来构建我们的测试用docker image，Dockerfile内容如下：

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
COPY ./systemv_shm_wr /bin/
COPY ./systemv_shm_rd /bin/

构建Docker image：“shmemtest:v1”：

$ sudo docker build -t="shmemtest:v1" ./
Sending build context to Docker daemon 16.81 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
—> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
—> Using cache
—> c617b456934a
Step 2 : COPY ./systemv_shm_wr /bin/
—> ea59fb767573
Removing intermediate container 4ce91720897b
Step 3 : COPY ./systemv_shm_rd /bin/
—> 1ceb207b1009
Removing intermediate container 7ace7ad53a3f
Successfully built 1ceb207b1009

启动一个基于该image的容器：
$ sudo docker run -it "shmemtest:v1" /bin/bash

$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
0a2f37bee6eb shmemtest:v1 "/bin/bash" 28 seconds ago Up 28 seconds elegant_hawking

进入容器，先后执行systemv_shm_wr和systemv_shm_rd，我们得到如下结果：

bash-4.1# systemv_shm_wr
SystemV Share Memory Create and Write Ok
bash-4.1# systemv_shm_rd
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
SystemV Share Memory Create and Read Ok

在容器运行过程中，SystemV共享内存对象是可以持久化的。systemv_shm_wr退出后，数据依旧得以保留。我们接下来尝试一下重启container后是否还能读出数据：

$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
0a2f37bee6eb shmemtest:v1 "/bin/bash" 8 minutes ago Up 8 minutes elegant_hawking
$ sudo docker stop 0a2f37bee6eb
0a2f37bee6eb
$ sudo docker start 0a2f37bee6eb
0a2f37bee6eb
$ sudo docker attach 0a2f37bee6eb
bash-4.1# systemv_shm_rd
SystemV Share Memory Create and Read Error: -1

程序返回-1，显然在shmget时就出错了，系统已经没有了key为"5678"的这个共享内存IPC对象了。也就是说当容器stop时，就好比我们的物理主机关机，docker将该容器对应的共享内存IPC对象删除了。

从原理上分析，似乎我们也能得出此结论：毕竟Docker container是通过kernel namespace隔离的，容器中的进程在IPC资源申请时需要加入namespace信息。打个比方，如果我们启动容器的进程pid(物理主机视角)是 1234，那么这容器内进程申请的共享内存IPC资源（比如key=5678）的标识应该类似于“1234:5678”这样的形式。重启容器后，Docker Daemon无法给该容器分配与上次启动相同的pid，因此pid发生了变化，之前容器中的"1234:5678"保留下来也是毫无意义的，还无端占用系统资源。因此，System V IPC在Docker容器中的运用与物理机有不同，这方面要小心，目前似乎没有很好的方法，也许以后Docker会加入全局IPC，这个我们只能等待。

二、Mmap映射共享内存

接下来我们探讨mmap共享内存在容器中的支持情况。mmap常见的有两类共享内存映射方式，一种映射到/dev/zero，另外一种则是映射到 Regular Fiile。前者在程序退出后数据自动释放，后者则保留在映射的文件中。后者对我们更有意义，这次测试的也是后者。

同样，我们也先来编写两个测试程序。

//mmap_shm_wr.go
package main

//#include <stdio.h>
//#include <sys/types.h>
//#include <sys/mman.h>
//#include <fcntl.h>
//
//#define SHMSZ     27
//
//int shm_wr()
//{
//      char c;
//      char *shm = NULL;
//      char *s = NULL;
//      int fd;
//      if ((fd = open("./shm.txt", O_RDWR|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR)) == -1) {
//              return -1;
//      }
//
//      lseek(fd, 500, SEEK_CUR);
//      write(fd, "\0", 1);
//      lseek(fd, 0, SEEK_SET);
//
//      shm = (char*)mmap(shm, SHMSZ, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
//      if (!shm) {
//              return -2;
//
//      }
//
//      close(fd);
//      s = shm;
//      for (c = 'a'; c <= 'z'; c++) {
//              *(s+(int)(c – 'a')) = c;
//      }
//      return 0;
//}
import "C"

import "fmt"

func main() {
        i := C.shm_wr()
        if i != 0 {
                fmt.Println("Mmap Share Memory Create and Write Error:", i)
                return
        }
        fmt.Println("Mmap Share Memory Create and Write Ok")
}

//mmap_shm_rd.go
package main

//#include <stdio.h>
//#include <sys/types.h>
//#include <sys/mman.h>
//#include <fcntl.h>
//
//#define SHMSZ     27
//
//int shm_rd()
//{
//      char c;
//      char *shm = NULL;
//      char *s = NULL;
//      int fd;
//      if ((fd = open("./shm.txt", O_RDONLY)) == -1) {
//              return -1;
//      }
//
//      shm = (char*)mmap(shm, SHMSZ, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
//      if (!shm) {
//              return -2;
//      }
//
//      close(fd);
//      s = shm;
//      int i = 0;
//      for (i = 0; i < SHMSZ – 1; i++) {
//              printf("%c ", *(s + i));
//      }
//      printf("\n");
//
//      return 0;
//}
import "C"

import "fmt"

func main() {
        i := C.shm_rd()
        if i != 0 {
                fmt.Println("Mmap Share Memory Read Error:", i)
                return
        }
        fmt.Println("Mmap Share Memory Read Ok")
}

我们通过go build构建上面两个程序，得到两个测试用可执行程序：mmap_shm_wr和mmap_shm_rd。下面我们来构建我们的测试用docker image，Dockerfile内容如下：

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
COPY ./mmap_shm_wr /bin/
COPY ./mmap_shm_rd /bin/

构建Docker image：“shmemtest:v2”：

$ sudo docker build -t="shmemtest:v2" ./
Sending build context to Docker daemon 16.81 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
—> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
—> Using cache
—> c617b456934a
Step 2 : COPY ./mmap_shm_wr /bin/
—> Using cache
—> 01e2f6bc7606
Step 3 : COPY ./mmap_shm_rd /bin/
—> 0de95503c851
Removing intermediate container 0c472e92809f
Successfully built 0de95503c851

启动一个基于该image的容器：
$ sudo docker run -it "shmemtest:v2" /bin/bash

$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
1182f9eca367 shmemtest:v2 "/bin/bash" 11 seconds ago Up 11 seconds distracted_elion

进入容器，先后执行mmap_shm_wr和mmap_shm_rd，我们得到如下结果：

bash-4.1# mmap_shm_wr
Mmap Share Memory Create and Write Ok
bash-4.1# mmap_shm_rd
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Mmap Share Memory Read Ok

我们接下来尝试一下重启container后是否还能读出数据：

$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
1182f9eca367 shmemtest:v2 "/bin/bash" About a minute ago Up About a minute distracted_elion
$ sudo docker stop 1182f9eca367
1182f9eca367
$ sudo docker start 1182f9eca367
1182f9eca367
$ sudo docker attach 1182f9eca367

bash-4.1# mmap_shm_rd
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Mmap Share Memory Read Ok

通过执行结果可以看出，通过mmap映射文件方式，共享内存的数据即便在容器重启后依旧可以得到保留。从原理上看，shm.txt是容器内的一个文件，该文件存储在容器的可写文件系统layer中，从物理主机上看，其位置在/var/lib/docker/aufs/mnt /container_full_id/下，即便容器重启，该文件也不会被删除，而是作为容器文件系统的一部分：

$ sudo docker inspect -f '{{.Id}}' 1182f9eca367
1182f9eca36756219537f9a1c7cd1b62c6439930cc54bc69e87915c5dc8f7b97
$ sudo ls /var/lib/docker/aufs/mnt/1182f9eca36756219537f9a1c7cd1b62c6439930cc54bc69e87915c5dc8f7b97
bin dev etc home lib lib64 lost+found media mnt opt proc root sbin selinux shm.txt srv sys tmp usr var

docker容器内服务程序的优雅退出

十月 9, 2014
1 条评论

近期在试验如何将我们的产品部署到docker容器中去，这其中涉及到一个技术环节，那就是如何让docker容器退出时其内部运行的服务程序也可以优雅的退出。所谓优雅退出，指的就是程序在退出前有清理资源（比如关闭文件描述符、关闭socket），保存必要中间状态，持久化内存数据（比如将内存中的数据flush到文件中）的机会。docker作为目前最火的轻量级虚拟化技术，其在后台服务领域的应用是极其广泛的，其设计者在程序优雅退出方面是有考虑的。下面我们由简单到复杂逐一考量一下。

一、优雅退出的原理

对于服务程序而言，一般都是以daemon形式运行在后台的。通知这些服务程序退出需要使用到系统的signal机制。一般服务程序都会监听某个特定的退出signal，比如SIGINT、SIGTERM等（通过kill -l命令你可以查看到几十种signal）。当我们使用kill + 进程号时，系统会默认发送一个SIGTERM给相应的进程。该进程通过signal handler响应这一信号，并在这个handler中完成相应的“优雅退出”操作。

与“优雅退出”对立的是“暴力退出”，也就是我们常说的使用kill -9，也就是kill -s SIGKILL + 进程号，这个行为不会给目标进程任何时间空隙，而是直接将进程杀死，无论进程当前在做何种操作。这种操作常常导致“不一致”状态的出现。SIGKILL这个信号比较特殊，进程无法有效监听该信号，无法有效针对该信号设置handler，无法改变其信号的默认处理行为。

二、测试用“服务程序”

为了测试docker容器对优雅退出的支持，我们编写如下“服务程序”用于放在docker容器中运行：

//dockerapp1.go

package main

import "fmt"
import "time"
import "os"
import "os/signal"
import "syscall"

type signalHandler func(s os.Signal, arg interface{})

type signalSet struct {
m map[os.Signal]signalHandler
}

func signalSetNew() *signalSet {
        ss := new(signalSet)
        ss.m = make(map[os.Signal]signalHandler)
        return ss
}

func (set *signalSet) register(s os.Signal, handler signalHandler) {
        if _, found := set.m[s]; !found {
                set.m[s] = handler
        }
}

func (set *signalSet) handle(sig os.Signal, arg interface{}) (err error) {
        if _, found := set.m[sig]; found {
                set.m[sig](sig, arg)
                return nil
        } else {
                return fmt.Errorf("No handler available for signal %v", sig)
        }

panic("won't reach here")
}

func main() {
go sysSignalHandleDemo()
time.Sleep(time.Hour) // make the main goroutine wait!
}

func sysSignalHandleDemo() {
        ss := signalSetNew()
        handler := func(s os.Signal, arg interface{}) {
                fmt.Printf("handle signal: %v\n", s)
                if s == syscall.SIGTERM {
                        fmt.Printf("signal termiate received, app exit normally\n")
                        os.Exit(0)
                }
        }

        ss.register(syscall.SIGINT, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR1, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR2, handler)
        ss.register(syscall.SIGTERM, handler)

        for {
                c := make(chan os.Signal)
                var sigs []os.Signal
                for sig := range ss.m {
                        sigs = append(sigs, sig)
                }
                signal.Notify(c)
                sig := <-c

                err := ss.handle(sig, nil)
                if err != nil {
                        fmt.Printf("unknown signal received: %v, app exit unexpectedly\n", sig)
                        os.Exit(1)
                }
        }
}

关于Go语言对系统Signal的处理，可以参考《Go中的系统Signal处理》一文。

三、制作测试用docker image

在《 Ubuntu Server 14.04安装docker》一文中，我们完成了在ubuntu 14.04上安装docker的步骤。要制作测试用docker image，我们首先需要pull一个base image。我们以CentOS6.5为例：

在Ubuntu 14.04上执行：
sudo docker pull centos:centos6

docker会自动从官方仓库下载一个制作好的docker image。下载成功后，我们可以run一下试试，像这样：

$> sudo docker run -t -i centos:centos6 /bin/bash

我们查看一下CentOS6的小版本：
$> cat /etc/centos-release
CentOS release 6.5 (Final)

这是一个极其精简的CentOS，各种工具均未安装：
bash-4.1# telnet
bash: telnet: command not found
bash-4.1# ssh
bash: ssh: command not found
bash-4.1# ftp
bash: ftp: command not found
bash-4.1# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

如果你要安装一些必要的工具，可以直接使用yum install，默认的base image已经将yum配置好了，可以直接使用。如果通过公司代理访问外部网络，别忘了先export http_proxy。另外docker直接使用宿主机的/etc/resolv.conf作为容器的DNS，我们也无需额外设置DNS。

接下来，我们就制作我们的第一个测试用image。安装官方推荐的Best Practice，我们使用Dockerfile来bulid一个测试用image。步骤如下：

- 建立~/ImagesFactory目录
- 将构建好的dockerapp1拷贝到~/ImagesFactory目录下
- 进入~/ImagesFactory目录，创建Dockerfile文件，Dockerfile内容如下：

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
COPY ./dockerapp1 /bin
CMD /bin/dockerapp1

- 执行docker build，结果如下：

$ sudo docker build -t="test:v1" ./
Sending build context to Docker daemon 7.496 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
—> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
—> Using cache
—> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp1 /bin
2014/10/09 16:05:25 lchown /var/lib/docker/aufs/mnt/fb0e864d3f07ca17ef8b6b69f034728e1f1158fd3f9c83fa48243054b2f26958/bin/dockerapp1: not a directory

居然build失败，提示什么not a directory。于是各种Search，终于发现问题所在，原来是“COPY ./dockerapp1 /bin”这条命令错了，少了个“/”，将" /bin"改为“/bin/”就OK了，Docker真是奇怪啊，这块明显应该做得更兼容些。新的Dockerfile如下：

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
COPY ./dockerapp1 /bin/
CMD /bin/dockerapp1

构建结果如下：

$ sudo docker build -t="test:v1" ./
Sending build context to Docker daemon 7.496 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
—> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
—> Using cache
—> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp1 /bin/
—> 20c3783c42ab
Removing intermediate container cab639ab4321
Step 3 : CMD /bin/dockerapp1
—> Running in 31875d3c37f9
—> 21a720a808a7
Removing intermediate container 31875d3c37f9
Successfully built 21a720a808a7

$ sudo docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
test v1 21a720a808a7 59 seconds ago 214.6 MB

四、第一个测试容器

我们基于image "test:v1"启动一个测试容器：

$ sudo docker run -d "test:v1"
daf3ae88fec23a31cde9f6b9a3f40057953c87b56cca982143616f738a84dcba

$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
daf3ae88fec2 test:v1 "/bin/sh -c /bin/doc 17 seconds ago Up 16 seconds condescending_sammet

通过docker run命令，我们基于image"test:v1"启动了一个容器。通过docker ps命令可以看到容器成功启动，容器id：daf3ae88fec2，别名为：condescending_sammet。

根据Dockerfile我们知道，容器启动后将执行"/bin/dockerapp1"这个程序，dockerapp1退出，容器即退出。 run命令的"-d"选项表示容器将以daemon的形式运行，我们在前台无法看到容器的输出。那么我们怎么查看容器的输出呢？我们可以通过 docker logs + 容器id的方式查看容器内应用的标准输出或标准错误。我们也可以进入容器来查看。

进入容器有多种方法，比如用sudo docker attach daf3ae88fec2。attach后，就好比将daemon方式运行的容器拿到了前台，你可以Ctrl + C一下，可以看到如下dockerapp1的输出:

^Chandle signal: interrupt

另外一种方式是利用nsenter工具进入我们容器的namespace空间。ubuntu 14.04下可以通过如下方式安装该工具：

$ wget https://www.kernel.org/pub/linux/utils/util-linux/v2.24/util-linux-2.24.tar.gz; tar xzvf util-linux-2.24.tar.gz
$ cd util-linux-2.24
$ ./configure –without-ncurses && make nsenter
$ sudo cp nsenter /usr/local/bin

安装后，我们通过如下方式即可进入上面的容器：

$ echo $(sudo docker inspect –format "{{ .State.Pid }}" daf3ae88fec2)
5494
$ sudo nsenter –target 5494 –mount –uts –ipc –net –pid
-bash-4.1# ps -ef
UID        PID PPID C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0 0 09:20 ?        00:00:00 /bin/dockerapp1
root        16     0 0 09:32 ?        00:00:00 -bash
root        27    16 0 09:32 ?        00:00:00 ps -ef
-bash-4.1#

进入容器后通过ps命令可以看到正在运行的dockerapp1程序。在容器内，我们可以通过kill来测试dockerapp1的运行情况：

-bash-4.1# kill -s SIGINT 1

通过前面的attach窗口，我们可以看到dockerapp1输出:

handle signal: interrupt

如果你发送SIGTERM信号，那么dockerapp1将终止运行，容器也就停止了。

-bash-4.1# kill 1

attach窗口显示：

signal termiate received, app exit normally

我们可以看到容器启动后默认执行的时Dockerfile中的CMD命令，如果Dockerfile中有多行CMD命令，Docker在启动容器时只会执行最后一条CMD命令。如果在docker run中指定了命令，docker则会执行命令行中的命令而不会执行dockerapp1，比如：

$ sudo docker run -t -i "test:v1" /bin/bash
bash-4.1#

这里我们看到直接执行的时bash，dockerapp1并未执行。

五、docker stop的行为

我们先来看看docker stop的manual：

$ sudo docker stop –help
Usage: docker stop [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]
Stop a running container by sending SIGTERM and then SIGKILL after a grace period
-t, –time=10 Number of seconds to wait for the container to stop before killing it. Default is 10 seconds.

可以看出当我们执行docker stop时，docker会首先向容器内的当前主程序发送一个SIGTERM信号，用于容器内程序的退出。如果容器在收到SIGTERM后没有马上退出，那么stop命令会在等待一段时间（默认是10s）后，再向容器发送SIGKILL信号，将容器杀死，变为退出状态。

我们来验证一下docker stop的行为。启动刚才那个容器：

$ sudo docker start daf3ae88fec2
daf3ae88fec2

attach到容器daf3ae88fec2
$ sudo docker attach daf3ae88fec2

新打开一个窗口，执行docker stop命令：
$ sudo docker stop daf3ae88fec2
daf3ae88fec2

可以看到attach窗口输出：
handle signal: terminated
signal termiate received, app exit normally

通过docker ps查看，发现容器已经退出。

也许通过上面的例子还不能直观的展示stop命令的两阶段行为，因为dockerapp1收到SIGTERM后直接就退出了，stop命令无需等待容器慢慢退出，也无需发送SIGKILL。我们改造一下dockerapp1这个程序。

我们复制一下dockerapp1.go为dockerapp2.go，编辑dockerapp2.go，将handler中对SIGTERM的处理注释掉，其他不变：

handler := func(s os.Signal, arg interface{}) {
                fmt.Printf("handle signal: %v\n", s)
                /*
                if s == syscall.SIGTERM {
                        fmt.Printf("signal termiate received, app exit normally\n")
                        os.Exit(0)
                }
                */
        }

我们使用dockerapp2来构建一个新image：test:v2，将Dockerfile中得dockerapp1换成 dockerapp2即可。

$ sudo docker build -t="test:v2" ./
Sending build context to Docker daemon 9.369 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
—> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
—> Using cache
—> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp2 /bin/
—> 27cd613a9bd7
Removing intermediate container 07c760b6223b
Step 3 : CMD /bin/dockerapp2
—> Running in 1aac086452a7
—> 82eb876fefd2
Removing intermediate container 1aac086452a7
Successfully built 82eb876fefd2

利用image "test:v2"创建一个容器来测试stop。

$ sudo docker run -d "test:v2"
29f3ec1af3c355458cbbd802a5e8a53da28e9f51a56ce822c7bba2a772edceac

$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
29f3ec1af3c3 test:v2 "/bin/sh -c /bin/doc 7 seconds ago Up 6 seconds romantic_feynman

Attach到这个容器并观察，在另外一个窗口stop该container。我们在attach窗口只看到如下输出：

handle signal: terminated

stop命令的执行没有立即返回，而是等待容器退出。等待10s后，容器退出，stop命令执行结束。从这个例子我们可以明显看出stop的两阶段行为。

如果我们以sudo docker run -i -t "test:v1" /bin/bash形式启动容器，那stop命令会将SIGTERM发送给bash这个程序，即使你通过nsenter进入容器，启动了dockerapp1，dockerapp1也不会收到SIGTERM，dockerapp1会随着容器的退出而被强行终止，就像被 kill -9了一样。

六、多进程容器服务程序

上面无论是dockerapp1还是dockerapp2，都是一个单进程服务程序。如果我们在容器内执行一个多进程程序，我们该如何优雅退出呢？我们先来编写一个多进程的服务程序dockerapp3：

在dockerapp1.go的基础上对main和sysSignalHandleDemo进行修改形成dockerapp3.go，修改后这两个函数的代码如下：

//dockerapp3.go
… …

func main() {
go sysSignalHandleDemo()

        pid, _, err := syscall.RawSyscall(syscall.SYS_FORK, 0, 0, 0)
        if err != 0 {
                fmt.Printf("err fork process, err: %v\n", err)
                return
        }

        if pid == 0 {
                fmt.Printf("i am in child process, pid = %v\n", syscall.Getpid())
                time.Sleep(time.Hour) // make the child process wait
        }
        fmt.Printf("i am parent process, pid = %v\n", syscall.Getpid())
        fmt.Printf("fork ok, childpid = %v\n", pid)
        time.Sleep(time.Hour) // make the main goroutine wait!
}

func sysSignalHandleDemo() {
        ss := signalSetNew()
        handler := func(s os.Signal, arg interface{}) {
                fmt.Printf("%v: handle signal: %v\n", syscall.Getpid(), s)
                if s == syscall.SIGTERM {
                        fmt.Printf("%v: signal termiate received, app exit normally\n", syscall.Getpid())
                        os.Exit(0)
                }
        }

        ss.register(syscall.SIGINT, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR1, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR2, handler)
        ss.register(syscall.SIGTERM, handler)

                err := ss.handle(sig, nil)
                if err != nil {
                        fmt.Printf("%v: unknown signal received: %v, app exit unexpectedly\n", syscall.Getpid(), sig)
                        os.Exit(1)
                }
        }
}

dockerapp3利用fork创建了一个子进程，这样dockerapp3实际上是两个进程在运行，各自有自己的signal监听 goroutine，goroutine的处理逻辑是相同的。注意：由于Windows和Mac OS X不具备fork语义，因此在这两个平台上运行dockerapp3不会得到预期结果。

利用dockerapp3，我们创建image "test:v3":

$ sudo docker build -t="test:v3" ./
[sudo] password for tonybai:
Sending build context to Docker daemon 11.24 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
—> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
—> Using cache
—> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp3 /bin/
—> 6ccf97065853
Removing intermediate container 6d85fe241939
Step 3 : CMD /bin/dockerapp3
—> Running in 75d76380992a
—> c9e7bf361ed7
Removing intermediate container 75d76380992a
Successfully built c9e7bf361ed7

启动基于test:v3 image的容器：

$ sudo docker run -d "test:v3"
781cecb4b3628cb33e1b104ea57e506ad5cb4a44243256ebd1192af86834bae6
$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
781cecb4b362 test:v3 "/bin/sh -c /bin/doc 5 seconds ago Up 4 seconds insane_bohr

通过docker logs查看dockerapp3的输出：

$ sudo docker logs 781cecb4b362
i am parent process, pid = 1
fork ok, childpid = 13
i am in child process, pid = 13

可以看出主进程pid为1，子进程pid为13。我们通过stop停止该容器：

$ sudo docker stop 781cecb4b362
781cecb4b362

再次通过docker logs查看：

$ sudo docker logs 781cecb4b362
i am parent process, pid = 1
fork ok, childpid = 13
i am in child process, pid = 13
1: handle signal: terminated
1: signal termiate received, app exit normally

我们可以看到主进程收到了stop发来的SIGTERM并退出，主进程的退出导致容器退出，导致子进程13也无法生存，并且没有优雅退出。而在非容器状态下，子进程是可以被init进程接管的。

因此对于docker容器内运行的多进程程序，stop命令只会将SIGTERM发送给容器主进程，要想让其他进程也能优雅退出，需要在主进程与其他进程间建立一种通信机制。在主进程退出前，等待其他子进程退出。待所有其他进程退出后，主进程再退出，容器停止。这样才能保证服务程序的优雅退出。

七、容器内启动多个服务程序

虽说docker best practice建议一个container内只放置一个服务程序，但对已有的一些遗留系统，在架构没有做出重构之前，很可能会有在一个 container中部署两个以上服务程序的情况和需求。而docker Dockerfile只允许执行一个CMD，这种情况下，我们就需要借助类似supervisor这样的进程监控管理程序来启动和管理container 内的多个程序了。

下面我们来自制作一个基于centos:centos6的安装了supervisord以及两个服务程序的image。我们将dockerapp1拷贝一份，并将拷贝命名为dockerapp1-brother。下面是我们的Dockerfile：

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
RUN yum install python-setuptools -y
RUN easy_install supervisor
RUN mkdir -p /var/log/supervisor
COPY ./supervisord.conf /etc/supervisord.conf
COPY ./dockerapp1 /bin/
COPY ./dockerapp1-brother /bin/
CMD ["/usr/bin/supervisord"]

supervisord的配置文件supervisord.conf内容如下：

; supervisor config file

[unix_http_server]
file=/var/run/supervisor.sock ; (the path to the socket file)
chmod=0700 ; sockef file mode (default 0700)

[supervisord]
logfile=/var/log/supervisor/supervisord.log ; (main log file;default $CWD/supervisord.log)
pidfile=/var/run/supervisord.pid ; (supervisord pidfile;default supervisord.pid)
childlogdir=/var/log/supervisor ; ('AUTO' child log dir, default $TEMP)

[rpcinterface:supervisor]
supervisor.rpcinterface_factory = supervisor.rpcinterface:make_main_rpcinterface

[supervisorctl]
serverurl=unix:///var/run/supervisor.sock ; use a unix:// URL for a unix socket

[supervisord]
nodaemon=false

[program:dockerapp1]
command=/bin/dockerapp1
stdout_logfile=/tmp/dockerapp1.log
stopsignal=TERM
stopwaitsecs=10

[program:dockerapp1-brother]
command=/bin/dockerapp1-brother
stdout_logfile=/tmp/dockerapp1-brother.log
stopsignal=QUIT
stopwaitsecs=10

开始build镜像：
    $> sudo docker build -t="test:supervisor-v1" ./
    … …
    Successfully built d006b9ad10eb

基于该镜像，启动一个容器：
$> sudo docker run -d "test:supervisor-v1"
05ded2b898c90059d4c9b5c6ccc8603b6848ae767360c42bd9b36ff87fb4b9df

执行ps命令查看镜像id：
$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES

怎么回事？Container没有启动起来？

$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
05ded2b898c9 test:supervisor-v1 "/usr/bin/supervisor 22 seconds ago Exited (0) 21 seconds ago hungry_engelbart

通过ps -a查看，container启动是成功了，但是成功退出了。于是尝试查看一下log：

sudo docker logs 05ded2b898c9
/usr/lib/python2.6/site-packages/supervisor-3.1.2-py2.6.egg/supervisor/options.py:296: UserWarning: Supervisord is running as root and it is searching for its configuration file in default locations (including its current working directory); you probably want to specify a "-c" argument specifying an absolute path to a configuration file for improved security.
'Supervisord is running as root and it is searching '

似乎是supervisord转为daemon程序，容器主进程退出了，容器随之终止了。

看来容器内的supervisord不能以daemon形式运行，应该以前台形式run。修改一下supervisord.conf中得配置：

将
[supervisord]
nodaemon=false

改为

[supervisord]
nodaemon=true

重新制作镜像:

$ sudo docker build -t="test:supervisor-v2" ./
Sending build context to Docker daemon 13.12 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
—> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
—> Using cache
—> c617b456934a
Step 2 : RUN yum install python-setuptools -y
—> Using cache
—> e09c66a1ea8c
Step 3 : RUN easy_install supervisor
—> Using cache
—> 9c8797e8c27e
Step 4 : RUN mkdir -p /var/log/supervisor
—> Using cache
—> 9bfc67f8517d
Step 5 : COPY ./supervisord.conf /etc/supervisord.conf
—> 8c514f998363
Removing intermediate container 4a185856e6ed
Step 6 : COPY ./dockerapp1 /bin/
—> 0317bd4914d3
Removing intermediate container ac5738380854
Step 7 : COPY ./dockerapp1-brother /bin/
—> d89711888bdf
Removing intermediate container eadc9444e716
Step 8 : CMD ["/usr/bin/supervisord"]
—> Running in aaa042ac3914
—> 9655256bbfed
Removing intermediate container aaa042ac3914
Successfully built 9655256bbfed

有了前面的铺垫，这次build image瞬间完成。启动容器，查看容器启动状态，查看容器内supervisord的运行日志如下：

$ sudo docker run -d "test:supervisor-v2"
61916f1c82338b28ced101b6bde119e4afb7c7fa349b4332ed51a43a4586b1b9

$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
61916f1c8233 test:supervisor-v2 "/usr/bin/supervisor 16 seconds ago Up 16 seconds prickly_einstein

$ sudo docker logs 8eb3e9892e66

/usr/lib/python2.6/site-packages/supervisor-3.1.2-py2.6.egg/supervisor/options.py:296: UserWarning: Supervisord is running as root and it is searching for its configuration file in default locations (including its current working directory); you probably want to specify a "-c" argument specifying an absolute path to a configuration file for improved security.
'Supervisord is running as root and it is searching '
2014-10-09 14:36:02,334 CRIT Supervisor running as root (no user in config file)
2014-10-09 14:36:02,349 INFO RPC interface 'supervisor' initialized
2014-10-09 14:36:02,349 CRIT Server 'unix_http_server' running without any HTTP authentication checking
2014-10-09 14:36:02,349 INFO supervisord started with pid 1
2014-10-09 14:36:03,354 INFO spawned: 'dockerapp1' with pid 14
2014-10-09 14:36:03,363 INFO spawned: 'dockerapp1-brother' with pid 15
2014-10-09 14:36:04,368 INFO success: dockerapp1 entered RUNNING state, process has stayed up for > than 1 seconds (startsecs)
2014-10-09 14:36:04,369 INFO success: dockerapp1-brother entered RUNNING state, process has stayed up for > than 1 seconds (startsecs)

可以看到supervisord已经将dockerapp1和dockerapp1-brother启动起来了。

现在我们尝试停止容器，我们预期是supervisord在退出前通知dockerapp1和dockerapp1-brother先退出，我们可以通过查看容器内的/tmp/dockerapp1.log和/tmp/dockerapp1-brother.log来确认supervisord是否做了通知。

$ sudo docker stop 61916f1c8233
61916f1c8233

$ sudo docker logs 61916f1c8233
… …
2014-10-09 14:37:52,253 WARN received SIGTERM indicating exit request
2014-10-09 14:37:52,254 INFO waiting for dockerapp1, dockerapp1-brother to die
2014-10-09 14:37:52,254 INFO stopped: dockerapp1-brother (exit status 0)
2014-10-09 14:37:52,256 INFO stopped: dockerapp1 (exit status 0)

通过容器的log，我们看出supervisord是等待两个程序退出后才退出的，不过我们还是要看看两个程序的输出日志以最终确认。重新启动容器，通过nsenter进入到容器中。

-bash-4.1# vi /tmp/dockerapp1.log

handle signal: terminated
signal termiate received, app exit normally

-bash-4.1# vi /tmp/dockerapp1-brother.log

handle signal: terminated
signal termiate received, app exit normally

两个程序的标准输出日志证实了我们的预期。

BTW，在物理机上测试supervisord以daemon形式运行，当kill掉supervisord时，supervisord是不会通知其监控和管理的程序退出的。只有在以non-daemon形式运行时，supervisord才会在退出前先通知下面的程序退出。如果在一段时间内下面程序没有退出，supervisord在退出前会kill -9强制杀死这些程序的进程。

最后要说的时，在验证一些想法时，没有必要build image，我们可以直接将本地文件copy到容器中，下面是一个例子，我们将dockerapp1和dockerapp1-brother拷贝到镜像中：
$ sudo docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
4d8982bfccc7 centos:centos6 "/bin/bash" 26 minutes ago Up 26 minutes sharp_thompson
$ sudo docker inspect -f '{{.Id}}' 4d8982bfccc7
4d8982bfccc79dea762b41f8a6f669bda1ec73c8881b6ca76e7a7917c62972c4
$ sudo cp dockerapp1 /var/lib/docker/aufs/mnt/4d8982bfccc79dea762b41f8a6f669bda1ec73c8881b6ca76e7a7917c62972c4/bin/dockerapp1
$ sudo cp dockerapp1-brother /var/lib/docker/aufs/mnt/4d8982bfccc79dea762b41f8a6f669bda1ec73c8881b6ca76e7a7917c62972c4/bin/dockerapp1-brother