（docker笔记）：镜像原理之联合文件系统、分层理解、commit 镜像

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Docker 镜像讲解

什么是镜像？

Docker 镜像加载原理

分层理解

commit 镜像

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Docker 镜像讲解

什么是镜像？

• 镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，它包含运行某个软件所需的全部内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件
  • 全部的应用，直接打包docker镜像，就能够直接跑起来。
• 那么如何获得镜像呢？
  • 从远程仓库下载
  • 朋友拷贝
  • 本身制做一个镜像 Dockerfile

Docker 镜像加载原理

• UnionFS（联合文件系统）

  • 咱们下载的时候看到的一层层的就是这个：

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• UnionFS（联合文件系统）

  • 是一种分层、轻量级而且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改，做为一次提交来一层层的叠加，同时能够将不一样目录挂载到同一个虚拟文件系统下（unite directories into a single virtual filesystem）。

  • UnionFS是Docker镜像的基础，镜像能够经过分层来继承，基于基础镜像（没有父镜像的镜像），能够制做各类具体的应用镜像

    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全部底层的文件和目录

  • 例子：好比说 mysql 和 tomcat 都须要 centos 环境，先安装了 mysql ，就有了 centos 的环境，那再安装 tomcat ，就能够共用这一层 centos ，不须要再下载 centos 。

• 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。

  • BootFS（Boot file system）主要包含 bootloader 和 kernel，bootloader 主要是引导加载 kernel，Linux 刚启动时会加载 BootFS文件系统，在 Docker 镜像的最底层是 BootFS。这一层与咱们典型的 Linux/Unix 系统是同样的，包含 boot 加载器 和 内核。当 boot 加载完成以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就是各类不一样的操做系统发行版，好比 Ubuntu CentOS 等等。

• 问题：平时咱们安装进虚拟机的 CentOS 都是好几个G，为何Docker这里才200M？
  • 那是由于对于一个精简的OS，RootFS能够很小，只须要包含最基本的命令，工具和程序库就能够了，由于底层直接用 Host 的 kernel，本身只须要提供 RootFS 就能够了，因而可知对于不一样的 Linux 发行版， BootFS 基本是一致的，RootFS 会有差异，所以不一样的发行版能够公用 BootFS。
  • 这也就是虚拟机启动是分钟级别而容器是秒级启动的缘由所在。

• 分层理解

• 分层的镜像
  • 能够观察一下下载一个镜像的时候的日志输出，会发现是一层一层的在下载的
  • 以下第一层已经存在，不须要在下载

• • 为何Docker镜像要采用这种分层的结构呢？
  • 最大的好处莫过因而资源共享了。比方说有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么宿主机只须要在磁盘上保留一份 base 镜像，同时内存中也只须要加载一份 base 镜像，这样就能够为全部的容器服务了，并且镜像的每一层均可以被共享。
  • 咱们能够经过 docker inspect命令从 查看镜像分层
• 全部的 Docker 镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或增长新的内容时，就会在当前镜像层之上建立新的镜像层。
• 第一层镜像：基于 Ubuntu Linux 16.04 建立一个新的镜像；若是在这个镜像中添加 Python 包，就会在基础镜像层上建立第二个镜像层；若是继续添加一个安全补丁，就会建立第三个镜像层，以下图。

• 在添加额外的镜像层的同时，镜像始终保持时当前全部镜像的组合，理解这一点很是重要，下图中举了一个简单的例子，每一个镜像层包含3个文件，而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件

• 上图中的镜像层跟以前图中的略有区别，主要目的是便于展现文件。
• 下图中展现了一个稍微复杂的三层镜像，在外部看来整个镜像只有六个文件，这是由于最上层中的文件 7 是 文件 5 的一个更新版本

• 这种状况下，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做为一个新镜像层添加到镜像当中。
• Docker 经过存储引擎（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现为统一的文件系统。
• Linux 上可用的存储引擎有 AUFS、OverLay二、Device Mapper、Btrfs、以及 ZFS。顾名思义，每种存储引擎都基于Linux中对应的文件系统或者块设备技术，而且每种存储引擎都有其独有的性能特色。
• Docker 在 Windows 上仅支持 windows filter 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
• 下图展现了与系统显示相同的三层镜像。全部镜像层堆叠并合并，对外提供统一的视图。

• 特色
  • Docker 镜像都是只读的，当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部
  • 这一层就是咱们一般说的容器层，容器之下的都叫镜像层

commit 镜像

• docker commit    提交容器成为一个新的副本

docker commit -m="提交的描述信息" -a="做者" 容器id 目标镜像名[tag]

• 案例：
  • 问题：在 tomcat 容器的 webapps 下是没有文件的 ，每次启动的时候都要将 webapps.dist 目录下的内容拷贝到 webapps 目录下（cp -r webapps.dist/* webapps/）
  • 解决方案：本身打包一个镜像，方便之后使用

docker commit -a="add apps" -m="add webapps app" 3c5af7b82a6c tomcatnew:1.0

• 查看镜像

• 若是想要保存当前容器的状态，能够经过 commit 来提交，得到一个镜像，下次直接使用这个镜像启动容器便可，就比如使用虚拟机时候的快照.