Docker镜像讲解

镜像是什么

镜像是一种轻量级、可执行的独立软件保,用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件,他包含运行某

个软件所需的所有内容,包括代码、运行时库、环境变量和配置文件

将所有的应用和环境,直接打包为docker镜像,就可以直接运行。

1、Docker镜像加载原理

UnionFs (联合文件系统)

我们下载的时候看到一层层的下载就是这个。

UnionFs(联合文件系统):Union文件系统(UnionFs)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统,他支

持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加,同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(

unite several directories into a single virtual filesystem)。Union文件系统是

Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承,基于基础镜像(没有父镜像),可以制作各种具体的应

用镜像。

特性:一次同时加载多个文件系统,但从外面看起来,只能看到一个文件系统,联合加载会把各层文件系

统叠加起来,这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录。

Docker镜像加载原理

docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成,这种层级的文件系统UnionFS。

boots(boot file system)主要包含 bootloader和 Kernel, bootloader主要是引导加 kernel,

Linux刚启动时会加bootfs文件系统,在 Docker镜像的最底层是 boots。这一层与我们典型的

Linux/Unix系统是一样的,包含boot加載器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了,此时

内存的使用权已由 bootfs转交给内核,此时系统也会卸载bootfs。

rootfs(root file system),在 bootfs之上。包含的就是典型 Linux系统中

的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。 rootfs就是各种不同的操作系统发行版,比如 Ubuntu,

Centos等等。

平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G,为什么Docker这里才200M?

对于个精简的OS,rootfs可以很小,只需要包合最基本的命令,工具和程序库就可以了,因为底层直接用

Host的kernel,自己只需要提供rootfs就可以了。由此可见对于不同的Linux发行版, boots基本是一致

的, rootfs会有差別,因此不同的发行版可以公用bootfs.

虚拟机是分钟级别,容器是秒级!

2、分层理解

我们可以去下载一个镜像,注意观察下载的日志输出,可以看到是一层层的在下载 。

image20201230161759264.png

  • 思考:为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢?

    最大的好处,我觉得莫过于资源共享了!比如有多个镜像都从相同的Base镜像构建而来,那么宿主机

    只需在磁盘上保留一份base镜像,同时内存中也只需要加载一份base镜像,这样就可以为所有的容器

    服务了,而且镜像的每一层都可以被共享。

    查看镜像分层的方式可以通过docker image inspect 命令

    ➜ / docker image inspect redis
    [ 
    	{ 
    		"Id":
     "sha256:f9b9909726890b00d2098081642edf32e5211b7ab53563929a47f250bcdc1d7c",
     		"RepoTags": [ 
     			"redis:latest" 
     			],
     			"RepoDigests": [ 
    
     "redis@sha256:399a9b17b8522e24fbe2fd3b42474d4bb668d3994153c4b5d38c3dafd5903e32" 
     			],
     			"Parent": "",
                "Comment": "",
                "Created": "2020-05-02T01:40:19.112130797Z", 
                "Container":
                "d30c0bcea88561bc5139821227d2199bb027eeba9083f90c701891b4affce3bc", 
                "ContainerConfig": {
                	"Hostname": "d30c0bcea885",
                    "Domainname": "",
                    "User": "",
                    "AttachStdin": false,
                    "AttachStdout": false,
                    "AttachStderr": false,
                    "ExposedPorts": {
                    	"6379/tcp": {} 
                    	},
                    	"Tty": false,
                        "OpenStdin": false,
                        "StdinOnce": false,
                        "Env": [
    
            "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
            			"GOSU_VERSION=1.12",
                        "REDIS_VERSION=6.0.1",
                        "REDIS_DOWNLOAD_URL=http://download.redis.io/releases/redis- 6.0.1.tar.gz",
    
    "REDIS_DOWNLOAD_SHA=b8756e430479edc162ba9c44dc89ac394316cd482f2dc6b91bcd5fe1259 3f273" 
    
    			],
    			"Cmd": [
                "/bin/sh",
                "-c", "#(nop) ",
                "CMD [\"redis-server\"]" ],
                "ArgsEscaped": true,
                "Image":
     "sha256:704c602fa36f41a6d2d08e49bd2319ccd6915418f545c838416318b3c29811e0", 
     			"Volumes": {
     					"/data": {}
                        },
                        "WorkingDir": "/data",
                        "Entrypoint": [
                        "docker-entrypoint.sh" 
                        ],
                        "OnBuild": null,
                        "Labels": {}
                        },
                        "DockerVersion": "18.09.7",
                        "Author": "",
                        "Config": {
                        "Hostname": "",
                        "Domainname": "",
                        "User": "",
                        "AttachStdin": false,
                        "AttachStdout": false,
                        "AttachStderr": false,
                        "ExposedPorts": {
                        "6379/tcp": {}
                        },
                        "Tty": false,
                        "OpenStdin": false,
                        "StdinOnce": false,
                        "Env": [
    
      "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
      					"GOSU_VERSION=1.12",
                        "REDIS_VERSION=6.0.1",
                        "REDIS_DOWNLOAD_URL=http://download.redis.io/releases/redis- 6.0.1.tar.gz", 
    
     "REDIS_DOWNLOAD_SHA=b8756e430479edc162ba9c44dc89ac394316cd482f2dc6b91bcd5fe1259 3f273" 
     					],
     					"Cmd": [
                        "redis-server" 
                        ],
                        "ArgsEscaped": true, 
                        "Image":
    "sha256:704c602fa36f41a6d2d08e49bd2319ccd6915418f545c838416318b3c29811e0", 
    					"Volumes": {
    						"/data": {} 
    						},
    					"WorkingDir": "/data",
                        "Entrypoint": [
                        "docker-entrypoint.sh" 
                        ],
                        "OnBuild": null,
                        "Labels": null 
                        },
                        "Architecture": "amd64",
                        "Os": "linux",
                        "Size": 104101893,
                        "VirtualSize": 104101893,
                        "GraphDriver": {
                        	"Data": {
                            	"LowerDir": "/var/lib/docker/overlay2/adea96bbe6518657dc2d4c6331a807eea70567144abda686588ef6 c3bb0d778a/diff:/var/lib/docker/overlay2/66abd822d34dc6446e6bebe73721dfd1dc497c2 c8063c43ffb8cf8140e2caeb6/diff:/var/lib/docker/overlay2/d19d24fb6a24801c5fa639c1 d979d19f3f17196b3c6dde96d3b69cd2ad07ba8a/diff:/var/lib/docker/overlay2/a1e95aae5 e09ca6df4f71b542c86c677b884f5280c1d3e3a1111b13644b221f9/diff:/var/lib/docker/ove rlay2/cd90f7a9cd0227c1db29ea992e889e4e6af057d9ab2835dd18a67a019c18bab4/diff", 
                            	"MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/afa1de233453b60686a3847854624ef191d7bc317fb01e015b4f06 671139fb11/merged", "UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/afa1de233453b60686a3847854624ef191d7bc317fb01e015b4f06 671139fb11/diff",
                            	"WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/afa1de233453b60686a3847854624ef191d7bc317fb01e015b4f06 671139fb11/work" 
                            	},
                            	"Name": "overlay2" 
                            	},
                            	"RootFS": {
                                "Type": "layers",
                                "Layers": [ 
    
    "sha256:c2adabaecedbda0af72b153c6499a0555f3a769d52370469d8f6bd6328af9b13", 
    
    "sha256:744315296a49be711c312dfa1b3a80516116f78c437367ff0bc678da1123e990", 
    
    "sha256:379ef5d5cb402a5538413d7285b21aa58a560882d15f1f553f7868dc4b66afa8", 
    
    "sha256:d00fd460effb7b066760f97447c071492d471c5176d05b8af1751806a1f905f8", 
    
    "sha256:4d0c196331523cfed7bf5bafd616ecb3855256838d850b6f3d5fba911f6c4123", 
    
    "sha256:98b4a6242af2536383425ba2d6de033a510e049d9ca07ff501b95052da76e894" 
    			] 
    		},
    		"Metadata": {
            "LastTagTime": "0001-01-01T00:00:00Z" 
            } 
         } 
      ]
    

    理解:

    所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层,当进行修改或培加新的内容时,就会在当前镜像层之

    上,创建新的镜像层。

    举一个简单的例子,假如基于 Ubuntu Linux16.04创建一个新的镜像,这就是新镜像的第一层;如果在

    该镜像中添加 Python包,

    就会在基础镜像层之上创建第二个镜像层;如果继续添加一个安全补丁,就会创健第三个镜像层该像当

    前已经包含3个镜像层,如下图所示(这只是一个用于演示的很简单的例子)。

image20201230163106349.png
在添加额外的镜像层的同时,镜像始终保持是当前所有镜像的组合,理解这一点非常重要。下图中举了

一个简单的例子,每个镜像层包含3个文件,而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。

image20201230163117680.png

上图中的镜像层跟之前图中的略有区別,主要目的是便于展示文件

下图中展示了一个稍微复杂的三层镜像,在外部看来整个镜像只有6个文件,这是因为最上层中的文件7

是文件5的一个更新版

image20201230163127697.png

文种情況下,上层镜像层中的文件覆盖了底层镜像层中的文件。这样就使得文件的更新版本作为一个新

镜像层添加到镜像当中。

Docker通过存储引擎(新版本采用快照机制)的方式来实现镜像层堆栈,并保证多镜像层对外展示为统

一的文件系统。

Linux上可用的存储引撃有AUFS、 Overlay2、 Device Mapper、Btrfs以及ZFS。顾名思义,每种存储

引擎都基于 Linux中对应的。

件系统或者块设备技术,井且每种存储引擎都有其独有的性能特点。

Docker在 Windows上仅支持 windowsfilter 一种存储引擎,该引擎基于NTFS文件系统之上实现了分层

和CoW [1]。

下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆并合井,对外提供统一的视图。

image20201230163138757.png

Docker 镜像都是只读的,当容器启动时,一个新的可写层加载到镜像的顶部!

这一层就是我们通常说的容器层,容器之下的都叫镜像层!

3、commit镜像

docker commit 提交容器成为一个新的副本

# 命令和git原理类似

docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]

实战测试

# 1、启动一个默认的tomcat docker run -d -p 8080:8080 tomcat 
# 2、发现这个默认的tomcat 是没有webapps应用,官方的镜像默认webapps下面是没有文件的! docker exec -it 容器id 
# 3、拷贝文件进去 

# 4、将操作过的容器通过commit调教为一个镜像!我们以后就使用我们修改过的镜像即可,这就是我们自己 的一个修改的镜像。 
docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG] 
docker commit -a="kuangshen" -m="add webapps app" 容器id tomcat02:1.0

如果你想要保存当前容器的状态,就可以通过commit来提交,获得一个镜像,就好比我们我们使用虚

拟机的快照。

入门成功!!!!

Q.E.D.

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