Docker(四)：镜像原理

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，
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。

· UnionFS(联合文件系统)

UnionFS (联合文件系统) : Union文件系统(UnionFS) 是一一种分层、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，同时可以将不同月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。
botfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel, bpotloader 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，此时内存的使用权己由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载botfs。

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 。

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos              latest              75835a67d134        14 hours ago        200MB

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基本是致的，rootfs会有差别，因此不同的发行版可以公用bootfs 。

· 分层的镜像

类似tomcat镜像在docker中有近400MB大小，其内部就是一层层的配置及环境

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos              latest              75835a67d134        14 hours ago        200MB
tomcat              8.0                 ef6a7c98d192        3 weeks ago         356MB
hello-world         latest              4ab4c602aa5e        4 weeks ago         1.84kB

图片仅仅是模拟，具体内部并不是这样

· 为什么要采用分层的结构

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。

特点

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项部。
这一"层通常被称作“容器层’，“容器层”之下的都叫“镜像层”

容器相关命令补充

启动tomcat

· 指定端口启动(小p)

## docker run -it -p docker对外暴露的端口:tomcat端口 容器id/容器名称
[root@localhost ~]# docker run -it -p 8888:8080 tomcat
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /docker-java-home/jre
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
10-Oct-2018 09:26:23.989 INFO [main] org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener.log Server version:        Apache Tomcat/8.5.34
……中间省略
10-Oct-2018 09:26:25.151 INFO [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.start Starting ProtocolHandler ["http-nio-8080"]
10-Oct-2018 09:26:25.205 INFO [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.start Starting ProtocolHandler ["ajp-nio-8009"]
10-Oct-2018 09:26:25.207 INFO [main] org.apache.catalina.startup.Catalina.start Server startup in 1035 ms

此时访问http://192.168.1.106:8888/即可成功

· 随机分配端口启动(大P)

## docker run -it -P tomcat
[root@localhost ~]# docker run -it -P tomcat
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /docker-java-home/jre
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
10-Oct-2018 09:34:35.586 INFO [main] org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener.log Server version:        Apache Tomcat/8.5.34
10-Oct-2018 09:34:35.587 INFO [main] org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener.log Server built:          Sep 4 2018 22:28:22 UTC
……中间省略
10-Oct-2018 09:34:36.884 INFO [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.start Starting ProtocolHandler ["http-nio-8080"]
10-Oct-2018 09:34:36.987 INFO [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.start Starting ProtocolHandler ["ajp-nio-8009"]
10-Oct-2018 09:34:36.991 INFO [main] org.apache.catalina.startup.Catalina.start Server startup in 1199 ms

另起终端，可以看到此时随机分配对外暴露的端口为32768

[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS                     NAMES
1cd3339a83ae        tomcat              "catalina.sh run"   12 seconds ago      Up 11 seconds       0.0.0.0:32768->8080/tcp   boring_neumann

此时访问http://192.168.1.106:32768/即可成功

docker commit 命令

前台启动tomcat

[root@localhost ~]# docker run -it -p 8888:8080 tomcat

## 另起终端，进入tomcat容器，删除tomcat的docs/目录
[root@localhost ~]# docker exec -it 81c0cc0dbb3e /bin/bash
root@81c0cc0dbb3e:/usr/local/tomcat# ls
BUILDING.txt  CONTRIBUTING.md  LICENSE	NOTICE	README.md  RELEASE-NOTES  RUNNING.txt  bin  conf  include  lib	logs  native-jni-lib  temp  webapps  work
root@81c0cc0dbb3e:/usr/local/tomcat# cd webapps/
root@81c0cc0dbb3e:/usr/local/tomcat/webapps# ls
ROOT  docs  examples  host-manager  manager
root@81c0cc0dbb3e:/usr/local/tomcat/webapps# rm -rf docs/
root@81c0cc0dbb3e:/usr/local/tomcat/webapps# ls
ROOT  examples	host-manager  manager
root@81c0cc0dbb3e:/usr/local/tomcat/webapps# 

此时访问http://192.168.1.106:8888/docs/会提示404

接下来提交这个没有docs/目录的tomcat镜像

[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES
81c0cc0dbb3e        tomcat              "catalina.sh run"   10 minutes ago      Up 10 minutes       0.0.0.0:8888->8080/tcp   sleepy_ellis

## docker commit -a="作者" -m="提交备注" 容器id/容器名称 存储库名称(可想象成包名)/新镜像名称:版本号
[root@localhost ~]# docker commit -a="zhaoYoung" -m="tomcat without docs" 81c0cc0dbb3e zhaoyoung/nodocstomcat:1.0
sha256:84498728984a0d796154630cc987e9a2eee148624a7cbe6328630837c1d78e36

## 此时可以看到刚刚提交的新的镜像
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY               TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
zhaoyoung/nodocstomcat   1.0                 84498728984a        3 minutes ago       463MB
centos                   latest              75835a67d134        16 hours ago        200MB
tomcat                   latest              41a54fe1f79d        3 weeks ago         463MB
hello-world              latest              4ab4c602aa5e        4 weeks ago         1.84kB

需要注意的是，存储库名称和新镜像名称必须小写，否则会提示

[root@localhost ~]# docker commit -a="zhaoYoung" -m="tomcat without docs" 81c0cc0dbb3e zhaoYoung/nodocstomcat:1.0
invalid reference format: repository name must be lowercase

[root@localhost ~]# docker commit -a="zhaoYoung" -m="tomcat without docs" 81c0cc0dbb3e zhaoyoung/noDocsTomcat:1.0
invalid reference format: repository name must be lowercase

再次启动新的tomcat镜像

## 删除所有正在运行的容器
[root@localhost ~]# docker rm -f $(docker ps -q)
81c0cc0dbb3e

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY               TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
zhaoyoung/nodocstomcat   1.0                 84498728984a        8 minutes ago       463MB
centos                   latest              75835a67d134        16 hours ago        200MB
tomcat                   latest              41a54fe1f79d        3 weeks ago         463MB
hello-world              latest              4ab4c602aa5e        4 weeks ago         1.84kB

## 启动新tomcat镜像，注意，必须跟上版本号
[root@localhost ~]# docker run -it -p 7777:8080 zhaoyoung/nodocstomcat:1.0 

此时访问http://192.168.1.106:7777/即可成功

后台启动tomcat

[root@localhost ~]# docker run -d -p 6666:8080 tomcat
ea47efa6145a64f467846f1f8a8cc061a6655c1f88f5e0ca6b9ab5731525676f

[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES
ea47efa6145a        tomcat              "catalina.sh run"   9 seconds ago       Up 8 seconds        0.0.0.0:6666->8080/tcp   cranky_lamarr