docker镜像管理基础

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

• 下载centos系统镜像进行修改

[root@docker ~]# docker pull centos

使用镜像启动容器并进入容器
[root@docker ~]# docker run -it --name centos.nginx centos /bin/bash

安装epel源和nginx
[root@24dead280154 /]# yum install epel-release -y
[root@24dead280154 /]# yum install nginx -y

• 配置nginx为前台启动模式

[root@24dead280154 /]# vi /etc/nginx/nginx.conf
写入:
daemon off;
保存退出

• 制作镜像

[root@docker ~]# [root@docker ~]# docker commit -m "nginx" -a "centos-nginx" -c 'CMD ["/usr/sbin/nginx"]' f2ad5b2a35ba xialuo/nginx:v0.2
sha256:364b20f6da6963cc96c185ce737cd047be7217a98794ab3a4df7a612d56a340c

查看镜像:
[root@docker ~]# docker images
REPOSITORY     TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
xialuo/nginx   v0.2      364b20f6da69   47 seconds ago   318MB
centos         latest    300e315adb2f   7 months ago     209MB

使用新镜像启动容器:
[root@docker ~]# docker commit -m "nginx" -a "centos-nginx" -c 'CMD ["/usr/sbin/nginx"]' f2ad5b2a35ba xialuo/nginx:v0.2
be85a6234996fc807fc769ae416284d82fc658f3942cb4e9208ff061ee7e1480
-m 来指定提交的说明信息，跟我们使用的版本控制工具一样；
-a 可以指定更新的用户信息；之后是用来创建镜像的容器的 ID；最后指定目标镜像的仓库名和 tag 信息。创建成功后会返回这个镜像的 ID 信息；
-c 制作镜像之后执行的命令
f2ad5b2a35ba 容器ID，就是希望将哪个容器重新制作
xialuo/nginx:v0.2 制作之后的镜像名称

映射:
[root@docker ~]# docker run --name nginx -p 8888:80 -d xialuo/nginx:v0.2
--name nginx 为容器定义名称，名称为nginx
-p 8888：80 将宿主机的8888端口映射到容器内的80端口
-d 指定该容器在后台运行
xialuo/nginx:v0.2 指定使用xialuo/nginx:v0.2镜像来创建容器
使用浏览器访问容器内的nginx

上传仓库
[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: xialuo
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 push xialuo/nginx:v0.2
The push refers to repository [docker.io/xialuo/nginx]
bc664d5147fb: Pushed 
2653d992f4ef: Layer already exists 
v0.2: digest: sha256:6a8f341d26ef7a122d3836827926488a4a0176edafaf4a3da371434af3d29d9e size: 741