dockerfile概念简介——镜像分层

一、dockerfile概念

• dockerfile是**自定义镜像**的一套规则

• dockerfile由多条指令构成，Dockerfile中的每一条指令都会对应于Docker镜像中的每一层

1.1docker镜像的分层

dockerfile的原理就是镜像分层。

1. Dockerfile 中的**每个指令都会创建一个新的镜像层**（是一个临时的容器，执行完后将不再存在，再往后进行重新的创建与操作）

2. 镜像层将被缓存和复用（后续的镜像层将基于前面的一层,每一层都会有下几层的缓存）

3. 当 Dockerfile 的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了（后续操作必然更改前面的镜像层），那么对应的镜像层缓存就会失效（就会自动销毁）

4. 某一层的镜像缓存失效之后，它之后的镜像层缓存就都会失效（第一层不成功，那么第二层也就再成功，相当于地基）

5. 容器的修改并不会影响镜像，如果在某一层中添加一个文件，在下一层中删除它，镜像中依然会包含该文件

二、Docker镜像的创建

2.1基于dockerfile创建

dockerfile是由**一组指令组**成的文件

dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，一条指令可以用&&方式，去写多条指令。

dockerfile支持以“#”为开头的注释

2.1.1dockerfile 结构(四部分)

• 基础镜像信息（Linux发行版：centos ubantu suse debian alpine redhat)
• 维护者信息(docker search可查看)
• 镜像操作指令（tar yum make)
• 容器启动时执行指令(**cmd["/root/run.sh"] 、entrypoint**都是系统启动时，第一个加载的程序/脚本/命令)

2.1.2dockerfile操作指令

指令	含义
FROM [镜像]	指定新镜像所基于的镜像，第一条指令必须为FROM指令，每创建一个镜像就需要一条FROM指令，例如centos:7。from有两层含义：①开启一个新的镜像②必须写的一行指令
MAINTAINER [名字]	说明新镜像的维护人信息（可写可不写）
RUN命令	每一条RUN后面跟一条命令，在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中，RUN必须大写
CMD [“要运行的程序”，“参数1”、“参数2”]	指定启动容器时需要运行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令，如果指定多条则只能执行最后一条，“bin/bash”也是一条CMD,并且会覆盖image镜像里面的cmd。
EXPOSE [端口号]	指定新镜像加载到Docker时要开启的端口**(暴露端口)**，就是这个容器暴露出去的端口号。
ENV [环境变量] [变量值]	设置一个**环境变量**的值，会被后面的RUN使用。容器可以根据自己的需求创建时传入环境变量，镜像不可以。
ADD [源文件/目录] [目标文件/目录]	①将源文件复制到目标文件，源文件要与Dockerfile位于相同目录中，②或者是一个URL，③**若源文件是压缩包则会将其解压缩**
COPY [源文件/目录] [目标文件/目录]	将本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile在相同的目录中，copy只能用于复制，add复制的同时，如果复制的对象是压缩包，ADD还可以解压，copy比add节省资源
VOLUME [“目录”]	在容器中创建一个挂载点，简单来说就是-v，指定镜像的目录挂载到宿主机上。
USER [用户名/UID]	指定运行容器时的用户
WORKDIR [路径]	为后续的RUN、CMD、ENTRYPOINT指定工作目录，相当于是一个临时的"CD"，否则需要使用绝对路径，例如workdir /opt。移动到opt目录，并在这下面的指令都是在opt下执行。
ONBUILD [命令]	指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令**（是一种优化）**
HEALTHCHECK	健康检查

三、镜像分层的原理

1.docker镜像分层（基于AUFS构建）：

• docker镜像位于bootfs之上
• 每一层镜像的下一层成为父镜像
• 第一层镜像成为base image（操作系统环境镜像）
• 容器层（可读可写，为了给用户操作），在最顶层（writable)
• 容器层以下都是readonly

LXC是**一种内核中的容器技术**，早期docker在没有将资源容器化的功能时，就是靠内核中LXC来完成容器虚拟化的。现在docker 拥有了自己的docker libcontainer库文件,这种库文件可以做到将资源容器化的操作，所以对LXC的依赖性大大降低。

2.涉及技术

①bootfs (boot file system) 内核空间

1. 主要包含bootloader和kernel
2. 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
3. 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，此时系统也会把临时创建的bootfs这个文件系统删掉
4. 在1inux操作系统中(不同版本的linux发行版本)，linux加载bootfs时会将rootfs设置为read-only,系统自检后会将只读改为读写，让我们可以在操作系统中进行操作

②rootfs (root file system) 内核空间

1. 在bootfs之上(base images， 例如centos、ubuntu)
2. 包含的就是典型Linux 系统中的/dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件
3. rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等

总结

1、为什么、docker的centos镜像只有200M多一点

• 因为docker镜像**只有rootts和其他镜像层，共用宿主机的linux内核(bootfs)**，因此很小

• bootfs + rootfs :作用是加载、引导内核程序＋挂载使用linux操作系统（centos ubantu)等等一些关键的目录文件。

• 就是说bootsfs用内核的，rootfs用自己的

• 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Rost的kernel，自己只需要提供rootfs就行了。所以对于不同的linux发行版,bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，所以不同的发行版可以公用bootfs

2、LXC和容器是什么关系？

LXC是内核中容器技术/驱动，功能是将资源容器化。完成资源容器虚拟化的过程。是早期docker的依赖组件目前docker 拥有自己的libcontianer库。可以实现容器虚拟化的功能，对LXC依赖性大大降低。

3、dockerfile镜像分层的原理

• 用overlay2存储引擎的方式叠加上去，最上面是容器层是可读可写的，其他镜像是可读的，
• 他们是共用的内核资源，共用的是操作系统里所必须的引导程序，挂载，系统之间的文件，
• 这些文件他和内核之间共享，所以他比实际的centos要小。

4、容器之间相互通信的方式

docker 0 、 数据卷容器 、 --link 隧道 、 container 模式（直连接口，同一个network namespaces里，通过同一个网卡的方式，在同一个名称空间里 共有一个IP，通过localhost交互/自己的ip或端口交互）

5、ADD和copy区别

Dockerfile中的COPY指令和ADD指令都可以将主机上的资源复制或加入到容器镜像中，都是在构建镜像的过程中完成的.

1. copy只能用于复制（节省资源）

2. ADD复制的同时，如果复制的对象时压缩包，ADD还可以解压（消耗资源）

3. COPY指令和ADD指令的唯一区别在于是否支持从远程URL获取资源。COPY指令只能从执行docker build所在的主机上读取资源并复制到镜像中。而ADD指令还支持通过URL从远程服务器读取资源并复制到镜像中

4. 满足同等功能的情况下，推荐使用COPY指令。ADD指令更擅长读取本地tar文件并解压缩

6、cmd和entrypoint区别

首先要讲一讲exec和shell的区别

• exec:容器加载时使用的启动的第一个任务进程

• shell:容器加载时使用的第一个bash (/bin/bash /bin/sh /bin/init)

• 如果 entrypoint使用了shell模式，CMD指令会被忽略。

• 如果entrypoint使用了exec模式，CMD指定的内容被追加为 entrypoint指定命令的参数。

• 如果entrypoint使用了exec模式，CMD也应该使用exec模式。

• cmd是容器环境启动时默认加载的命令

• entrypoint是容器环境启动时第一个加载的命令程序/脚本程序 init

6、AUFS 与overlay/ overlay2 (docker高版本)

• AUFS是一种联合文件系统。它使用同一个Linux

  host上的多个目录，逐个堆叠起来，对外呈现出一个统一的文件系统。AUrs使用该特性，实现了Docker镜像的分层

• 而docker使用了overlay/overlay2存储驱动来支持分层结构

  overlays将单个Linux主机上的两个目录合并成一个目录。这些目录被称为层，统一过程被称为联合挂载

• overlay 结构

  overlayfs在linux主机上只有两层，一个目录在下层，用来保存镜像(docker)，另外一个目录在上层，用来存储容器信息

  1. rootfs 基础镜像
  2. lower 下层信息、(为境像层,可读)
  3. upper 上层目录（容器信息，可读可写)
  4. work 运行的工作目录（copy-on-write写时复制-》准备容器环境)
  5. merged "视图层”（容器视图)