Docker基础Part3——镜像讲解

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Docker镜像加载原理

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。

docker镜像文件 = (Linux的bootfs) + 基础镜像的rootfs + 镜像本身的依赖 + 镜像本身

UnionFs

Docker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叫UnionFS。

UnionFs（联合文件系统）：Union文件系统是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，他支持对文件系统的修改（增加新的操作环境）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。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像，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，联合加载会把各层需要文件系统叠加统合起来（不同的镜像可能会使用相同的部分层级文件），最终的文件系统会包含所有需要的底层文件和目录。

bootfs & rootfs

典型的Linux文件系统由bootfs和rootfs两部分组成，而 Docker 镜像的最底层就是 Linux 内核。

bootfs（boot file system）包含 bootloader和 kernel。bootloader主要负责引导加载内核 kernel。这一层与主机的Linux/Unix系统是一样的，用户不会修改这个文件系统 。在启动过程完成后，整个内核 kernel 都会被加载进内存，此时 bootfs 会被 umount 卸载从而释放出所占用的内存。

rootfs（root file system）在 bootfs之上。包括 /dev、/proc、/bin、/etc、/lib、/usr、/tmp 等再加上要运行用户应用所需要的所有配置文件，二进制文件和库文件。 各个版本的bootfs是一样的，区别就是rootfs。Linux 系统在启动时，rootfs 首先会被挂载为只读模式，然后在启动完成后被修改为读写模式，随后它们就可以被修改了。

  • 所有 Docker 容器都共享主机系统的 bootfs 即 Linux 内核
  • 每个容器有自己的 rootfs，它来自不同的 Linux 发行版的基础镜像，包括 Ubuntu，Debian 和 SUSE 等
  • 所有基于一种基础镜像的容器都共享这种 rootfs
Docker

Docker分层理解

分层共享

Docker镜像采用分层结构最大的好处就是资源共享（镜像的每一层都可以被共享）。当多个镜像具备相同的一层镜像文件，则宿主机只需在磁盘上保留一份镜像文件（相同的镜像文件不会被重复下载），同时内存中也只需要加载一份镜像文件（相同的镜像文件不会被重复加载），就可以为所有的容器服务了。

  • 所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或添加新的内容时，就会在当前镜像层之上，创建新的镜像层。

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  • 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。

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  • 对于版本更新的新文件，在打包合并镜像时会舍弃旧文件。

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存储引擎

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。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。

镜像层&容器层

Docker 镜像都是只读的，当容器启动时，一个新的可写的容器层加载到镜像层的上方。

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提交镜像

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

demo:

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# 1、启动一个默认的tomcat
[root@VM-1-14-centos ~]# docker run -d -p 8080:8080 tomcat
[root@VM-1-14-centos ~]# docker exec -it 容器id
# 2、默认的tomcat没有webapps应用，即/usr/local/tomcat/webapps下没有文件
root@6043e496a1c0:/usr/local/tomcat# ls webapps
# 3、拷贝文件进去
root@6043e496a1c0:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps
# 4、将操作过的容器通过commit提交为一个镜像
[root@VM-1-14-centos ~]# docker commit -a="NephrenCake" -m="add webapps app" 6043e496a1c0 tomcat02:1.0
sha256:ad23de72c26b7b3fb360fd745734738a2be98043bff43938a7ee0b8d772e7708
[root@VM-1-14-centos ~]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
tomcat02              1.0       ad23de72c26b   19 seconds ago   672MB
tomcat                latest    c0e850d7b9bb   31 hours ago     667MB
portainer/portainer   latest    580c0e4e98b0   5 weeks ago      79.1MB

刚开始学习时，可以对概念理解模糊，但一定要实践。最终通过实践和概念相结合，完全理解知识点。