Docker学习笔记（三）：Docker镜像详解

1、镜像的定义

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，其中包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。通过将所有的应用和环境直接打包为docker镜像，就可以直接运行。我们需要知道的是：Docker镜像都是只读的，在容器启动的时候，一个新的可写层被加载到镜像到的顶部，这一层就被称为容器层，处于容器层之下的称之为镜像层。当启动容器的时候，会在镜像的基础上再添加一个当前容器的专用层，这层是读写的。在删除容器的时候，这个容器的专属的这个读写层就会被删除，所以默认容器无法实现数据的持久存储。

2、镜像的获取方式

• 从远程仓库下载。
• 通过拷贝获取。
• 自己制作一个镜像DockerFile。

3、镜像加载的原理

在介绍Docker镜像的原理之前，先来介绍一下UnionFS（联合文件系统），它是一种分层、轻量级且高性能的文件系统，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。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。对于UnionFS来说，它可以一次同时加载多个文件系统，但是从外面来看只能看到一个文件系统。通过层层叠加，联合文件系统会把各层文件系统叠加起来，这样最终形成的文件系统就会包含所有底层到的文件和目录。这种方式就像千层饼一样。

Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成。如下图：

观察上图：

• bootfs主要包含bootloader和kernel，它的类型可以是btrfs、aufs、lxc。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是一个根文件系统，这里面包括很多的文件和目录，位于在bootfs之上，主要包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件。rootfs指的是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等。 

需要注意的是：在启动容器的时候，这两层都是以只读的方式来挂载的。

通过前面的介绍可以知道：镜像的设计采用了层级管理的方式，其底层的是bootfs，最上面的是rootfs，这种方式最大的好处就是共享资源，并且很大程度提高了Docker镜像的分发与存储。因为当多个镜像都是从相同的base镜像构建出来的，那么对于宿主机而言，只需要在磁盘上保存一份base镜像即可，同时在内存中也只需要加载一份base镜像，从而为所有的容器服务。如下图，这种方式更容易理解。

来看一下我们pull一个镜像的过程：

从上面的下载过程就可以看到Docker镜像的分层结构，因为下载的过程是逐步下载的。通过docker images可以看到下载之后的文件是比较小的。这是因为对于一个精简的OS来说，rootfs可以很小，里面只需要包括最基本的命令、工具和程序库，而底层直接用Host的kernel，自己只需要提供 rootfs 即可。由此可见，对于不同的linux发行版， bootfs基本是一致的,，而rootfs会有差别,，因此不同的发行版可以共用bootfs。所以，我们拉取的镜像，大小比以前都小。

4、镜像的commit操作

（1）命令

格式：docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

参数说明：

• -a :提交的镜像作者；

• -c :使用Dockerfile指令来创建镜像；

• -m :提交时的说明文字；

• -p :在commit时，将容器暂停。

示例：

docker commit -m=“提交的描述信息” -a=“作者” 容器ID 要创建的目标镜像名:[标签名]

（2）实例

以tomcat为例：

a.从hub下载tomcat镜像——docker pull tomcat

b.运行tomcat容器——docker run -d -p 8084:8080 tomcat

c.查看当前运行的容器——docker ps

d.以交互方式运行Tomcat——docker exec -it eff0e88737be /bin/bash

e.删除webapp——rm -rf webapps/docs 

f.以当前的tomcat运行实例为模板commit一个没有doc的tomcat新镜像。