Docker——镜像概念 & docker commit

Posted 2021-09-09 张起灵-小哥

1.Docker中的镜像到底是什么？

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所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。

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首先先来说一下：联合文件系统UFS（Union File System）

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（类似于 鸡蛋黄 叠加 鸡蛋白 叠加 鸡蛋壳 最终形成了完整的一个鸡蛋），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。

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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，这个Kernel就可以理解为是Linux内核， 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。

对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、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 就行了。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公用bootfs。

那么Docker为什么要采用这种分层结构呢？

最大的一个好处就是 - 共享资源

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存一份base镜像，
同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

当我们从Docker Hub上拉取一个tomcat镜像的时候，实际上可以简单的按下面这张图理解。也就是一层层的在叠加，tomcat运行基于java（jdk），此时在linux上运行了话，必然需要rootfs（这里指centos），rootfs要想跑起来，就需要bootfs（linux内核支撑）。最终形成了联合文件系统，也即Docker的镜像加载原理。

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。这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。

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2.docker commit

之前学习git的时候，有一个命令叫作 git commit，就是说将你的代码提交到本地库。

而现在学了docker，这里也有一个类似的命令叫作 docker commit，意思是：提交一个新的容器副本，使之称为一个镜像。

docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

下面以tomcat为例来实际演示一下docker commit的简单应用。

首先我本机的docker库中已经存在了tomcat镜像，之前已经pull拉取过了。

然后直接docker run -d后台启动，这里使用 -p 参数显式的指定映射端口号，映射在docker上访问tomcat的端口号为8888，以该tomcat为镜像模板生产tomcat实例运行。tomcat启动成功之后，可以使用docker ps查看。

可能是因为我这里拉取的tomcat tags版本问题，访问出现了404，所以要使用docker exec命令进入tomcat的终端，将webapps改为webapps2，再将webapps.dist改为webapps，就可以正常访问了。

可以理解为docker映射tomcat的端口号为8888，收到该请求之后，会转发至tomcat的8080端口，也即tomcat的官网首页。

上面使用了docker run -d -p显式的指定映射端口号；下面使用docker run -d -P隐式的指定端口号，此时端口号是随机分配的。

从下图中看到，随机分配的映射端口号为49153。

下面，我们重新启动一个tomcat，映射端口号显式的指定为9999，此时docker exec进入tomcat的终端，将webapps目录下的docs目录删除。

这个docs对应的是tomcat官网首页的Documentation。删除之后，再次访问，点击Documentation将返回404。

此时当前的tomcat是一个没有文档内容的容器运行实例，我就可以使用docker commit来将这个tomcat容器提交，使其成为一个新的镜像。

-a 表示作者信息，-m 就和git commit -m "first commit"一样，表示提交信息。后面加上你的容器ID，以及新镜像的名称。

提交完成，可以使用docker images查看本机中多了我刚刚提交的那个新镜像szh/tomcat。

再次访问该镜像的容器实例，可以看到docs直接404，因为这是一个没有文档的tomcat容器实例。