Docker镜像讲解

概述

Docker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,它包含某个软件所需的所有内容,包括代码、库、环境变量、配置文件、运行时环境等。
所有的应用,直接打包成Docker镜像,然后通过镜像创建出容器,然后就可以直接跑起来。

如何得到镜像:

  • 从远程仓库下载,比如docker hub、阿里云的镜像仓库等。
  • 朋友拷贝给你。
  • 自己制作一个镜像DockerFile。
  • 通过对原有的镜像创建的容器进行一些修改(也可以不修改),然后通过Commit命令提交一个新的镜像。

Docker镜像加载原理

UnionFS(联合文件系统)

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(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。
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。

第一个图仅仅是bootfs+rootfs,然后如果要制作一个emacs环境的镜像,就在这个基础上新加一层emacs镜像,如图二。如果要在添加一个Apache环境,那就再图二基础上加一个apache镜像。如图三。图中的每一层镜像都能进行复用。

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。

分层理解

当我们下载一个镜像时,我们可以观察到,是一层层的下载,而且有些已经重复的文件,不会再额外下载。

思考:为什么Docker要分层下载呢?

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,就会创建第三个镜像层。

该镜像当前已经包含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)。

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,而整体的大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。

这种情況下,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中对应的文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 。

特点:

Docker镜像都是只读的,用镜像创建容器启动时,实际上是在原本的镜像上新建了一层可写层到原本镜像的顶部,这一层我们叫作容器层,容器层之下的叫作镜像层。

commit镜像

commit是从容器创建一个新的镜像,其具体操作命令如下:

docker commit 提交容器成为一个镜像
docker commit -a="作者名" -m="提交的描述信息" 容器id 镜像名称[:tag]

更多的commit操作攻略

commitDockerdocker commitdocker分层docker镜像镜像
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