巧妙调试docker容器

问题

工作中经常发现一些第三方写的docker容器运行有问题,这时我们会通过docker logs命令观察容器的运行日志。很可惜,有时容器中运行的程序仅从日志很难查明问题。这时我们会通过docker exec在目标容器中执行某些命令以探查问题,有时却发现一些镜像很精简,连基本的shbashnetstat等命令都没包含。这时就很尴尬了,诊断问题很困难。

不太优雅的解决方案

为了避免上述问题,我们在开发过程中一般要求最终打出的docker镜像中包含一些基本的调试命令,如shbashnetstattelnet等。但这个解决方案只能规范自己开发的docker镜像,对于第三方开发的docker镜像就没办法了,而且会导致最终打出的镜像变大了不少,影响镜像的分发效率。

更优雅的方案

今天在github.com上闲逛时偶然发现一个工具docker-debug,发现这个工具可以很好的解决这个问题。

这个工具的使用方法也很简单,参考以下命令:

# Suppose the container below is a container which should be checked
docker run -d --name dev -p 8000:80 nginx:latest

# Enter a shell where we can access the above container's namespaces (ipc, pid, network, etc, filesystem)
docker-debug dev bash -l

更丰富的使用说明参考这个视频

docker-debug的实现原理

看了下文档,发现docker-debug的实现原理也挺简单的。

  1. find image docker is has, not has pull the image.
  2. find container name is has, not has return error.
  3. from customize image runs a new container in the container’s namespaces (ipc, pid, network, etc, filesystem) with the STDIN stay open.
  4. create and run a exec on new container.
  5. Debug in the debug container.
  6. then waits for the debug container to exit and do the cleanup.

简单说执行docker-debug命令也会使用一个包含了常用诊断命令的镜像启动一个诊断容器,该诊断容器将在目标容器相关的命名空间中运行,这样在这个容器中就可以访问目标容器的ipc, pid, network, etc, filesystem,然后使用docker exec命令在诊断容器运行命令,并将docker exec运行命令的输入输出pipe到docker-debug命令的输入输出上。

docker-debug的源码分析

在大量使用该工具前,简单分析下这个工具的源码。

工具的主逻辑源码在这里

containerID, err = cli.FindContainer(options.container)
	if err != nil {
		return err
	}
	containerID, err = cli.CreateContainer(containerID, options)
	if err != nil {
		return err
	}
	resp, err := cli.ExecCreate(options, containerID)
	if err != nil {
		return err
	}

	errCh := make(chan error, 1)

	go func() {
		defer close(errCh)
		errCh <- func() error {
			return cli.ExecStart(options, resp.ID)
		}()
	}()

其中有两处重点:

一个是创建一个容器使用目标容器的ipc, pid, network, etc, filesystem,源码在这里

// CreateContainer create new container and attach target container resource
func (cli *DebugCli) CreateContainer(attachContainer string, options execOptions) (string, error) {
	var mounts []mount.Mount
	if cli.config.MountDir != "" {
		ctx, cancel := cli.withContent(cli.config.Timeout)
		info, err := cli.client.ContainerInspect(ctx, attachContainer)
		cancel()
		if err != nil {
			return "", errors.WithStack(err)
		}
		mountDir, ok := info.GraphDriver.Data["MergedDir"]
		mounts = []mount.Mount{}
		if ok {
			mounts = append(mounts, mount.Mount{
				Type:   "bind",
				Source: mountDir,
				Target: cli.config.MountDir,
			})
		}
		for _, i := range info.Mounts {
			var mountType = i.Type
			if i.Type == "volume" {
				mountType = "bind"
			}
			mounts = append(mounts, mount.Mount{
				Type:     mountType,
				Source:   i.Source,
				Target:   cli.config.MountDir + i.Destination,
				ReadOnly: !i.RW,
			})
		}
	}
	if options.volumes != nil {
		// -v bind mount
		if mounts == nil {
			mounts = []mount.Mount{}
		}
		for _, m := range options.volumes {
			mountArgs := strings.Split(m, ":")
			mountLen := len(mountArgs)
			if mountLen > 0 && mountLen <= 3 {
				mountDefault := mount.Mount{
					Type: "bind",
					ReadOnly: false,
				}
				switch mountLen {
				case 1:
					mountDefault.Source = mountArgs[0]
					mountDefault.Target = mountArgs[0]
				case 2:
					if mountArgs[1] == "rw" || mountArgs[1] == "ro" {
						mountDefault.ReadOnly = mountArgs[1] != "rw"
						mountDefault.Source = mountArgs[0]
						mountDefault.Target = mountArgs[0]
					} else {
						mountDefault.Source = mountArgs[0]
						mountDefault.Target = mountArgs[1]
					}
				case 3:
					mountDefault.Source = mountArgs[0]
					mountDefault.Target = mountArgs[1]
					mountDefault.ReadOnly = mountArgs[2] != "rw"
				}
				mounts = append(mounts, mountDefault)
			}
		}
	}
	targetName := containerMode(attachContainer)

	conf := &container.Config{
		Entrypoint: strslice.StrSlice([]string{"/usr/bin/env", "sh"}),
		Image:      cli.config.Image,
		Tty:        true,
		OpenStdin:  true,
		StdinOnce:  true,
	}
	hostConfig := &container.HostConfig{
		NetworkMode: container.NetworkMode(targetName),
		UsernsMode:  container.UsernsMode(targetName),
		IpcMode:     container.IpcMode(targetName),
		PidMode:     container.PidMode(targetName),
		Mounts:      mounts,
		//VolumesFrom: []string{attachContainer},
	}
	ctx, cancel := cli.withContent(cli.config.Timeout)
	body, err := cli.client.ContainerCreate(
		ctx,
		conf,
		hostConfig,
		nil,
		"",
	)
	cancel()
	if err != nil {
		return "", errors.WithStack(err)
	}
	ctx, cancel = cli.withContent(cli.config.Timeout)
	err = cli.client.ContainerStart(
		ctx,
		body.ID,
		types.ContainerStartOptions{},
	)
	cancel()
	return body.ID, errors.WithStack(err)
}

一个是将docker exec运行命令的输入输出pipe到docker-debug命令的输入输出,源码在这里

// ExecStart exec start
func (cli *DebugCli) ExecStart(options execOptions, execID string) error {
	execConfig := types.ExecStartCheck{
		Tty: true,
	}

	ctx, cancel := cli.withContent(cli.config.Timeout)
	response, err := cli.client.ContainerExecAttach(ctx, execID, execConfig)
	defer cancel()
	if err != nil {
		return errors.WithStack(err)
	}
	streamer := tty.HijackedIOStreamer{
		Streams:      cli,
		InputStream:  cli.in,
		OutputStream: cli.out,
		ErrorStream:  cli.err,
		Resp:         response,
		TTY:          true,
	}
	return streamer.Stream(context.Background())
}

整个实现逻辑还是比较清晰的。

另外,还发现类似的工具kube-debug,以后诊断pod中的问题方便多了。

参考

  1. https://docs.docker.com/engine/api/latest
  2. https://github.com/zeromake/docker-debug
  3. https://github.com/aylei/kubectl-debug
  4. https://draveness.me/docker

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