[Docker] 镜像讲解

简介: [Docker] 镜像讲解

Docker镜像讲解

镜像是什么

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,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。

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:

  1. 从远程仓库下载
  2. 拷贝
  3. 自己制作一个镜像 DockerFile

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,他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。
  • 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。

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,只需要包合最基本的命令,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就可以了。

由此可见对于不同的Linux发行版, boots基本是一致的, rootfs会有差別,因此不同的发行版可以公用bootfs.

虚拟机是分钟级别,容器是秒级!

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?

最大的好处,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 name命令

理解:

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,就会创健第三个镜像层该像当前已经包含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 [1]。


下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆并合井,对外提供统一的视图

特点

Docker 镜像都是只读的,当容器启动时,一个新的可写层加载到镜像的顶部!

这一层就是我们通常说的容器层,容器之下的都叫镜像层!

commit镜像

docker commit 提交容器成为一个新的副本

# 命令和git原理类似
docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]

实战测试:

### 1、启动一个默认的tomcat

>  docker run -d -p 8080:8080 tomcat

### 2、发现这个默认的tomcat 是没有webapps应用,官方的镜像默认webapps下面是没有文件的!

>  docker exec -it 容器id

### 3、拷贝文件进去

> cp -r   webapps.dist/*   webapps

### 4、将操作过的容器通过commit调教为一个镜像!我们以后就使用我们修改过的镜像即可,这就是我们自己的一个修改的镜像。

> docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]
> docker commit -a="kuangshen" -m="add webapps app" 容器id tomcat02:1.0

如果你想要保存当前容器的状态,就可以通过commit来提交,获得一个镜像,就好比我们我们使用虚拟机的快照。
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