Docker镜像加载原理
前言
再上一篇博客总结了Docker的常用命令，并且介绍了如何学习Docker命令。感兴趣可以访问Docker常用命令
Docker镜像加载原理
Docker镜像为什么是一种轻量级，并且包含了运行某一个软件需要的一些代码、运行环境、配置文件等等，让你将所有的应用以及环境直接打包为镜像就可以直接运行。都是依赖于Docker中的UnionFs（联合文件系统）
UnionFs（联合文件系统）
unionfs是一种为Linux，FreeBSD和NetBSD操作系统设计的把其他文件系统联合到一个联合挂载点的文件系统服务。它使用branch把不同文件系统的文件和目录“透明地”覆盖，形成一个单一一致的文件系统。这些branches或者是read-only或者是read-write的，所以当对这个虚拟后的联合文件系统进行写操作的时候，系统是真正写到了一个新的文件中。看起来这个虚拟后的联合文件系统是可以对任何文件进行操作的，但是其实它并没有改变原来的文件，这是因为unionfs用到了一个重要的资管管理技术叫写时复制。
写时复制（copy-on-write，下文简称CoW），也叫隐式共享，是一种对可修改资源实现高效复制的资源管理技术。它的思想是，如果一个资源是重复的，但没有任何修改，这时候并不需要立即创建一个新的资源；这个资源可以被新旧实例共享。创建新资源发生在第一次写操作，也就是对资源进行修改的时候。通过这种资源共享的方式，可以显著地减少未修改资源复制带来的消耗，但是也会在进行资源修改的时候增减小部分的开销。
————————————摘抄至《自己动手写Docker》
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，可以制作各种具体的应用镜像。
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。
典型的Linux启动到运行需要两个FS - bootfs + rootfs
boots(boot file system）主要包含 bootloader和 Kernel, bootloader主要是引导加 kernel,
Linux刚启动时会加bootfs文件系统，在 Docker镜像的最底层是 boots。这一层与我们典型的
Linux/Unix系统是一样的，包含boot加載器和内核。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。
典型的Linux在启动后，首先将 rootfs 置为 readonly, 进行一系列检查, 然后将其切换为 “readwrite” 供用户使用。在docker中，起初也是将 rootfs 以readonly方式加载并检查，然而接下来利用 union mount 的将一个 readwrite 文件系统挂载在 readonly 的rootfs之上，并且允许再次将下层的 file system设定为readonly 并且向上叠加, 这样一组readonly和一个writeable的结构构成一个container的运行目录, 每一个被称作一个Layer
每一个对readonly层文件/目录的修改都只会存在于上层的writeable层中。这样由于不存在竞争, 多个container可以共享readonly的layer。
所以docker将readonly的层称作 “image” - 对于container而言整个rootfs都是read-write的，但事实上所有的修改都写入最上层的writeable层中,
上层的image依赖下层的image，因此docker中把下层的image称作父image，没有父image的image称作base image
想要从一个image启动一个container，docker会先加载其父image直到base image，用户的进程运行在writeable的layer中。所有parent image中的数据信息以及ID、网络和lxc管理的资源限制等具体container的配置，构成一个docker概念上的container
UnionFs（联合文件系统）的好处
1.节省存储空间 - 多个container可以共享base image存储
2.快速部署 - 如果要部署多个container，base image可以避免多次拷贝
3.内存更省 - 因为多个container共享base image, 以及OS的disk缓存机制，多个container中的进程命中缓存内容的几率大大增加
4.升级更方便 - 相比于 copy-on-write 类型的FS，base-image也是可以挂载为可writeable的，可以通过更新base image而一次性更新其之上的container
5.允许在不更改base-image的同时修改其目录中的文件 - 所有写操作都发生在最上层的writeable层中，这样可以大大增加base image能共享的文件内容。
参考资料
《自己动手写Docker》
【狂神说Java】Docker最新超详细版教程通俗易懂
Docker百度百科
