Docker镜像详解

Posted 2022-08-23 Firm陈

镜像是什么

镜像就是一个轻量级的,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所有内容,包括代码,运行时库,环境变量和配置文件。
所有的应用,直接打包docker镜像,就可以直接跑起来!
如何得到镜像:

• 从远程仓库下载
• 朋友拷贝给你
• 自己制作一个镜像 DockerFile

Docker镜像加载原理

UnionFs(联合文件系统查询)
我们下载的时候看到的一层一层就是这个
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,它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,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结构

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bootlloader和kernel,bootfs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,这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的,包含boot加载器和内核,当boot加载完成之后整个内核就在内存中了,此时内存的使用权已由bootfa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?
对于一个精简的OS,rootfs可以很小,只需要包含基本的命令,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,bootfs基本是一致的,rootfs会有差别,因此不同的发行版可以共用bootfs

分层理解

分层的镜像
我们可以去下载一个镜像,注意观察下载的日志输出,可以看到是一层一层的在下载!

思考: 为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢?

最大好处,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!
理解
所有的镜像都起始于一个基础镜像层,当进行修改或增加新的内容时,就会在当前镜像层之上,创建一个新的镜像层,

举一个简单的例子,假如基于Ubuntu Linux 16.64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,就会在该镜像之上创建第二个镜像层; 如果继续添加一个安全补丁,就会创建第三个镜像层

该镜像已经包含3个镜像层,如下图所示(这只是一个简单的例子)

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,而镜像包含了两个镜像层的6个文件

上图中的镜像层跟之前图中的略有区别,主要是便于展示文件

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,这是因为最上层的文件7是文件5的一个更新版本

这种情况下,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,并保证多层镜像层对外展示为统一的文件系统

Lunux上可用的存储引擎有AUFS,Overlay2,Device Mapper,Btrfs以及ZFS,顾名思义,每种存储引擎都是基于Linux对应的文件系统或者块设备技术,并且每种存储引擎都有其独有的性能特点

Docker在Windows上仅支持windosfilter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,所有的镜像层堆叠合并,对外提供统一的视图层

特点
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!

这一层就是我们通常所说的容器层,容器之下的都叫镜像层

如何提交一个自己的镜像
Commit 镜像
把之前官方pull的tomcat，因为webapps是空的。我们手动吧webapps.dist下的文件copy到webapps下，我们想把此时的tomcat变成一个新的我们自己的镜像

docket commit -m="提交信息" -a="作者" 容器id 自定义目标镜像名:【版本】