Docker 镜像讲解

1 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。

将所有的应用和环境，直接打包为docker镜像，就可以直接运行。

如何得到镜像：

• 从远程仓库下载
• 朋友拷贝给你
• 自己只做一个镜像 DockerFile

2 Docker 镜像加载原理

2.1 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。

我们下载的时候看到一层层的下载就是这个。

2.2 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。

2.3 问题

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共用bootfs。

虚拟机是分钟级别，容器是秒级！

3 分层理解

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。

3.1 查看镜像分层

可以通过 docker image inspect 命令查看镜像分层

3.2 理解

所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或增加新的内容时，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中对应的文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。

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。

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！

4 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

• 启动一个默认的tomcat

命令：docker run -it -p 8080:8080 tomcat

• 退出当前容器

Ctrl + q + p （容器不停止退出）

• 进入当前容器后开启一个新的终端

命令：docker exec -it 容器id /bin/bash

• 发现默认的 tomcat 镜像中没有 webapps 应用，官方的镜像默认webapps下面是没有文件的

•  将 webapps.dist 目录下的所有文件拷贝到 webapps 目录下

• 退出容器

命令：exit

 

• 查看容器是否还在运行

命令：docker ps

• 测试访问 8080 端口

• 将操作过的容器通过 commit 提交为一个镜像！以后就可以使用我们修改过的镜像即可

命令格式：docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]

docker commit -a="apollo" -m="add webapps app" 容器id tomcat_apollo:1.0

•  查看提交的镜像

命令：docker images

提交成功，发现新提交的 tomcat_apollo 镜像比官方镜像大，多了一些自己操作的东西，以后就直接可是使用此镜像。

如果你坚持学到这里，恭喜你，成功入门 Docker！！！

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如果对您有帮助，赏口饭吃❤谢谢老板❤