Docker 镜像管理
Docker 镜像管理
镜像的概念
镜像可以理解为应用程序的集装箱，而docker用来装卸集装箱。
docker镜像含有启动容器所需要的文件系统及其内容，因此，其用于创建并启动容器。
docker镜像采用分层构建机制，最底层为bootfs，其上为rootfs
- bootfs：用于系统引导的文件系统，包括bootloader和kernel，容器启动完成后会被卸载以节约内存资源
- rootfs：位于bootfs之上，表现为docker容器的根文件系统
- 传统模式中，系统启动之时，内核挂载rootfs会首先将其挂载为“只读”模式，完整性自检完成后将其重新挂载为读写模式
- docker中，rootfs由内核挂载为“只读”模式，而后通过“联合挂载”技术额外挂载一个“可写”层
注意：当删除容器时，这个容器自有的“可写”层会一起被删除
docker镜像层
位于下层的镜像称为父镜像（parrent image），最底层的称为基础镜像（base image）；
最上层为“可读写”层，其下的均为“只读”层。
docker存储驱动
docker提供了多种存储驱动来实现不同的方式存储镜像，下面是常用的几种存储驱动：
- AUFS
- OverlayFS
- Devicemapper
- Btrfs
- VFS
AUFS
AUFS（AnotherUnionFS）是一种Union FS，是文件级的存储驱动。AUFS是一个能透明覆盖一个或多个现有文件系统的层状文件系统，把多层合并成文件系统的单层表示。简单来说就是支持将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下的文件系统。这种文件系统可以一层一层地叠加修改文件。无论底下有多少层都是只读的，只有最上层的文件系统是可写的。当需要修改一个文件时，AUFS创建该文件的一个副本，使用CoW将文件从只读层复制到可写层进行修改，结果也保存在可写层。在Docker中，底下的只读层就是image，可写层就是Container。
AUFS文件系统据说有3W行代码，而ext4文件系统却只有4000-5000行左右代码，这些代码是要被整合进内核的，后来AUFS申请要被合并进内核代码的时候，linuz觉得它这代码太过臃肿，于是拒绝了。因此AUFS这个文件系统一直以来就不是linux内核中自有的文件系统，想用AUFS这个文件系统的话，必须自己向内核打补丁并去编译使用它，但redhat系列的操作系统一向以稳定著称，不会干这种出格的事，所以在redhat系列操作系统中使用AUFS并无可能。而ubuntu上的docker默认使用的就是AUFS。
OverlayFS
Overlay是Linux内核3.18后支持的，也是一种Union FS，和AUFS的多层不同的是Overlay只有两层：一个upper文件系统和一个lower文件系统，分别代表Docker的镜像层和容器层。当需要修改一个文件时，使用CoW将文件从只读的lower复制到可写的upper进行修改，结果也保存在upper层。在Docker中，底下的只读层就是image，可写层就是Container。目前最新的OverlayFS为Overlay2。
AUFS和Overlay都是联合文件系统，但AUFS有多层，而Overlay只有两层，所以在做写时复制操作时，如果文件比较大且存在比较低的层，则AUSF会慢一些。而且Overlay并入了linux kernel mainline，AUFS没有。目前AUFS已基本被淘汰。
DeviceMapper
Device mapper是Linux内核2.6.9后支持的，提供的一种从逻辑设备到物理设备的映射框架机制，在该机制下，用户可以很方便的根据自己的需要制定实现存储资源的管理策略。AUFS和OverlayFS都是文件级存储，而Device mapper是块级存储，所有的操作都是直接对块进行操作，而不是文件。Device mapper驱动会先在块设备上创建一个资源池，然后在资源池上创建一个带有文件系统的基本设备，所有镜像都是这个基本设备的快照，而容器则是镜像的快照。所以在容器里看到文件系统是资源池上基本设备的文件系统的快照，并没有为容器分配空间。当要写入一个新文件时，在容器的镜像内为其分配新的块并写入数据，这个叫用时分配。当要修改已有文件时，再使用CoW为容器快照分配块空间，将要修改的数据复制到在容器快照中新的块里再进行修改。
OverlayFS是文件级存储，Device mapper是块级存储，当文件特别大而修改的内容很小，Overlay不管修改的内容大小都会复制整个文件，对大文件进行修改显然要比小文件要消耗更多的时间，而块级无论是大文件还是小文件都只复制需要修改的块，并不是整个文件，在这种场景下，显然device mapper要快一些。因为块级的是直接访问逻辑盘，适合IO密集的场景。而对于程序内部复杂，大并发但少IO的场景，Overlay的性能相对要强一些。
docker registry
启动容器时，docker daemon会试图从本地获取相关的镜像，本地镜像不存在时，其将从Registry中下载该镜像并保存到本地。
Registry用于保存docker镜像，包括镜像的层次结构和元数据。用户可以自建Registry，亦可使用官方的Docker Hub。
docker registry的分类：
- Sponsor Registry：第三方的Registry，供客户和Docker社区使用
- Mirror Registry：第三方的Registry，只让客户使用
- Vendor Registry：由发布docker镜像的供应商提供的registry
- Private Registry：通过设有防火墙和额外的安全层的私有实体提供的registry
docker registry的组成：
- Repository
- 由某特定的docker镜像的所有迭代版本组成的镜像仓库
- 一个Registry中可以存在多个Repository
- Repository可分为“顶层仓库”和“用户仓库”
- 用户仓库名称格式为“用户名/仓库名”
- 每个仓库可包含多个Tag(标签)，每个标签对应一个镜像
- Index
- 维护用户帐户、镜像的检验以及公共命名空间的信息
- 相当于为Registry提供了一个完成用户认证等功能的检索接口
Docker Registry中的镜像通常由开发人员制作，而后推送至“公共”或“私有”Registry上保存，供其他人员使用，例如“部署”到生产环境。
docker镜像的制作
多数情况下，我们做镜像是基于别人已存在的某个基础镜像来实现的，我们把它称为base image。比如一个纯净版的最小化的centos、ubuntu或debian。
那么这个最小化的centos镜像从何而来呢？其实这个基础镜像一般是由Docker Hub的相关维护人员，也就是Docker官方手动制作的。这个基础镜像的制作对于Docker官方的专业人员来说是非常容易的，但对于终端用户来说就不是那么容易制作的了。
Docker Hub
Docker Hub是一个基于云的注册服务，它允许你链接到代码库，构建和测试你的镜像，存储手动推送的镜像，以及Docker Cloud的链接，这样你就可以把镜像部署到你的主机上。它为容器镜像发现、分发和变更管理、用户和团队协作以及整个开发管道中的工作流自动化提供了集中的资源。
Docker Hub 提供以下主要功能：
-
镜像存储库
- 从社区和官方库中查找和提取映像，以及管理、推送和提取您有权访问的私有镜像库。
-
自动构建
- 在对源代码存储库进行更改时自动创建新图像。
-
网钩
- 作为自动构建的一项功能，Webhook 允许您在成功推送到存储库后触发操作。
-
组织
- 创建工作组以管理对镜像存储库的访问。
-
GitHub 和 Bitbucket Integration
- 将中心和 Docker 镜像添加到当前工作流。
docker镜像的获取
要从远程注册表(比如你自己的Docker注册表)获取Docker镜像并将其添加到本地系统，可以使用Docker pull命令
# docker pull [:]/[/]:
是在 TCP 上提供 docker 分发服务的主机（默认值：5000）
一起，并在注册表中识别由
- 一些注册表还支持原始注册;对于那些，是可选的
- 但是，当它被包含时，提供的附加层次结构级别对于区分具有相同层次结构的图像非常有用。
的附加层次结构级别
| Namespace | Examples(/) |
|---|---|
| organization | redhat/kubernetes, google/kubernetes |
| login(username) | Alice/application, bob/application |
| role | devel/database, test/database, prod/database |
镜像的生成
镜像的生成途径：
- Dockerfile
- 基于容器制作
- Docker Hub automated builds
基于容器制作镜像
对容器进行更改从而创建一个新镜像
用法：
docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]
| 选项 | 默认 | 说明 |
|---|---|---|
| -author,-a | Author（例如，“John Hannibal Smith [email protected]”） | |
| -c,–change list | 对创建的镜像应用 Dockerfile 指令 | |
| -m, --message string | 提交消息 | |
| -p,–pause | true | 在提交期间暂停容器 |
拉取centos官方镜像
[root@docker ~]# docker pull centos
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/centos
a1d0c7532777: Pull complete
Digest: sha256:a27fd8080b517143cbbbab9dfb7c8571c40d67d534bbdee55bd6c473f432b177
Status: Downloaded newer image for centos:latest
docker.io/library/centos:latest
[root@docker ~]# docker images //查看
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
httpd latest ad17c88403e2 13 days ago 143MB
tomcat latest 904a98253fbf 13 days ago 680MB
nginx latest ea335eea17ab 2 weeks ago 141MB
centos latest 5d0da3dc9764 2 months ago 231MB
使用centos镜像运行容器
| 参数 | 注释 |
|---|---|
| -i | 以交互模式运行容器，通常与 -t 同时使用 |
| -t | 为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用。 |
| -d | 后台运行容器，并返回容器ID。 |
| -p | 指定端口映射，格式为：主机(宿主)端口:容器端口。 |
[root@docker ~]# docker run -d --name nginx -it centos /bin/bash
461402a331c25c9afa02933bafce6762120e7d7dc83a31d3f4748bc614dd2db1
[root@docker ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
461402a331c2 centos "/bin/bash" 15 seconds ago Up 13 seconds nginx
使用docker exec 命令进入到nginx容器中
| 参数 | 注释 |
|---|---|
| -i | 以交互模式运行容器，通常与 -t 同时使用 |
| -t | 为容器重新分配一个伪输入终端，通常与 -i 同时使用。 |
[root@docker ~]# docker exec -it 461402a331c2 /bin/bash
[root@461402a331c2 /]# ls
bin dev etc home lib lib64 lost+found media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var
[root@461402a331c2 /]# ip a
1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
4: eth0@if5: mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
容器正常工作后再将nginx源码包从本机上，上传到容器指定目录中
**461402a331c2 **是容器id
[root@docker ~]# docker cp /usr/src/nginx-1.20.1.tar.gz 461402a331c2:/usr/local
使用docker exec命令进入到容器中编译nginx
[root@docker ~]# docker exec -it 461402a331c2 /bin/bash
[root@461402a331c2 /]# ls
bin dev etc home lib lib64 lost+found media mnt opt proc root run sbin srv start.sh sys tmp usr var
[root@461402a331c2 /]# cd /usr/local/
[root@461402a331c2 local]# ls
bin etc games include lib lib64 libexec nginx-1.20.1.tar.gz sbin share src
下载编译工具
[root@461402a331c2 ~]# yum -y install pcre-devel openssl openssl-devel gd-devel gcc gcc-c++ make
创建nginx用户
[root@461402a331c2 ~]# useradd -r -M -s /sbin/nologin nginx
创建nginx日志目录
[root@461402a331c2 ~]# mkdir -p /var/log/nginx
[root@461402a331c2 ~]# chown -R nginx.nginx /var/log/nginx/
编译安装nginx
[root@461402a331c2 ~]# cd /usr/local/
[root@461402a331c2 local]# ls
bin etc games include lib lib64 libexec nginx-1.20.1.tar.gz sbin share src
[root@461402a331c2 local]# tar xf nginx-1.20.1.tar.gz
[root@461402a331c2 local]# ls
bin etc games include lib lib64 libexec nginx-1.20.1 nginx-1.20.1.tar.gz sbin share src
[root@461402a331c2 local]# cd nginx-1.20.1
[root@461402a331c2 nginx-1.20.1]# ls
auto CHANGES CHANGES.ru conf configure contrib html LICENSE man README src
[root@461402a331c2 nginx-1.20.1]# ./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-debug \
--with-http_ssl_module \
--with-http_realip_module \
--with-http_image_filter_module \
--with-http_gunzip_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_stub_status_module \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log
[root@461402a331c2 nginx-1.20.1]# make && make install
配置环境变量
[root@461402a331c2 nginx-1.20.1]# echo 'export PATH=/usr/local/nginx/sbin:$PATH' > /etc/profile.d/nginx.sh
[root@461402a331c2 nginx-1.20.1]# source /etc/profile.d/nginx.sh
[root@461402a331c2 nginx-1.20.1]# nginx
[root@461402a331c2 nginx-1.20.1]# ss -anlt
State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port Process
LISTEN 0 128 0.0.0.0:80 0.0.0.0:*
本机访问验证
[root@docker ~]# curl 172.17.0.2:80
Welcome to nginx!
Welcome to nginx!
If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.
For online documentation and support please refer to
nginx.org.
Commercial support is available at
nginx.com.
Thank you for using nginx.
编译一个自启动脚本
[root@461402a331c2 ~]# cd /
[root@461402a331c2 /]# vi start.sh
#! /bin/sh
/usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
/bin/bash
[root@461402a331c2 /]# chmod +x start.sh
[root@461402a331c2 /]# exit
设置完成后，将此容器制作成一个镜像
[root@docker ~]# docker commit -p 461402a331c2（容器id）
sha256:81869f360a9bc7b6a25e2f360b5660783d59a9c32693784ac1177f528b874376
[root@docker ~]# docker tag 81869f360a9b xm17671855780:v0.2
[root@docker ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
xm17671855780 v0.2 81869f360a9b 6 seconds ago 549MB
httpd latest ad17c88403e2 13 days ago 143MB
tomcat latest 904a98253fbf 13 days ago 680MB
nginx latest ea335eea17ab 2 weeks ago 141MB
centos latest 5d0da3dc9764 2 months ago 231MB
使用新生成的镜像运行一个容器
[root@docker ~]# docker run -itd --name nginx -p 8080:80 81869f360a9b /start.sh
8c2ea0081e3b192a452c2b79b5ccddd4116ad4941b049aa8b4932d27a91d2639
[root@docker ~]# docker ps -a //查看
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
8c2ea0081e3b 81869f360a9b "/start.sh" 5 seconds ago Up 4 seconds 0.0.0.0:8080->80/tcp, :::8080->80/tcp nginx
进入容器查看
[root@docker ~]# docker exec -it 8c2ea0081e3b /bin/bash
[root@8c2ea0081e3b /]# ss -anlt
State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port Process
LISTEN 0 128 0.0.0.0:80 0.0.0.0:*
//服务已经跟着容器一起启动了
浏览器测试
上传镜像至docker hub仓库
访问并登录docker hub官方
创建仓库
此处的仓库名要与镜像名一一对应
创建完仓库后，到本机上登入docker hub 并push镜像到docker hub仓库中
[root@docker ~]# docker login
Login with your Docker ID to push and pull images from Docker Hub. If you don't have a Docker ID, head over to https://hub.docker.com to create one.
Username: xm17671855780
Password:
WARNING! Your password will be stored unencrypted in /root/.docker/config.json.
Configure a credential helper to remove this warning. See
https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-store
Login Succeeded
[root@docker ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
xm17671855780/i1 v0.2 81869f360a9b 21 minutes ago 549MB
httpd latest ad17c88403e2 13 days ago 143MB
tomcat latest 904a98253fbf 13 days ago 680MB
nginx latest ea335eea17ab 2 weeks ago 141MB
centos latest 5d0da3dc9764 2 months ago 231MB
[root@docker ~]# docker push xm17671855780/i1:v0.2
The push refers to repository [docker.io/xm17671855780/i1]
09e30022ce10: Pushed
c1b56a1414fa: Pushed
74ddd0ec08fa: Mounted from library/centos
v0.2: digest: sha256:820b7e130edbe69d155a094dce5b94cd5728be22930096591802c800e5b82ab9 size: 949
等待上传完成后，到docker hub仓库进行查看
