docker镜像原理(二)

什么是docker镜像

镜像,即创建容器的模版，含有启动容器所需要的文件系统及所需要的内容，因此镜像主要用于方便和快速的创建并启动容器
镜像可以是自己创建，或者在别人的镜像基础上创建。我们常说的"ubuntu"镜像其实不是一个镜像名称，而是代表了一个名为ubuntu的Repository，同时在这个Repository下面有一系列打了tag的Image。

镜像含里面是一层层的文件系统,叫做 Union FS（联合文件系统）,联合文件系统，可以将几层目录挂载到一起（就像千层饼，洋葱头，俄罗斯套娃一样），形成一个虚拟文件系统,虚拟文件系统的目录结构就像普通 linux 的目录结构一样，镜像通过这些文件再加上宿主机的内核共同提供了一个 linux 的虚拟环境，每一层文件系统叫做一层 layer，联合文件系统可以对每一层文件系统设置三种权限，只读（readonly）、读写（readwrite）和写出（whiteout-able），但是镜像中每一层文件系统都是只读的,构建镜像的时候，从一个最基本的操作系统开始，每个构建提交的操作都相当于做一层的修改，增加了一层文件系统，一层层往上叠加，上层的修改会覆盖底层该位置的可见性，这也很容易理解，就像上层把底层遮住了一样，当使用镜像的时候，我们只会看到一个完全的整体，不知道里面有几层,实际上也不需要知道里面有几层

镜像和容器

在Docker的术语里，一个只读层被称为镜像，一个镜像是永久不会变的，故镜像是无状态的。容器是在镜像层之上增加一个可写层。这个可写层有运行在CPU上的进程，而且有两个不同的状态：运行态和退出态。当启动容器时，Docker容器就进入运行态，当停止容器时，它就进入退出态。当有一个正在运行的Docker容器时，从运行态到停止态，此时状态的变更会永久地写到容器的文件系统中。要切记，对容器的变更是写入到容器的文件系统的，而不是写入到Docker镜像中的，Docker镜像是只读的，永远不会变的。
同一个镜像可以启动多个Docker容器，这些容器启动后都是活动的，彼此还是相互隔离的。对其中一个容器所做的变更只会局限于这个容器本身。

bootfs和rootfs

一个典型的 Linux文件系统由 bootfs 和 rootfs 两部分组成

bootfs(boot file system) 主要包含bootloader和kernel，bootloader主要用于引导加载 kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统,当boot加载完成后,kernel 被加载到内存中后接管系统的控制权,bootfs会被 umount 掉

rootfs (root file system) 包含的就是典型 Linux 系统中的/dev，/proc，/bin，/etc 等标准目录和文件，不同的 linux 发行版（如 ubuntu 和 CentOS ) 主要在 rootfs 这一层会有所区别。
一般的镜像通常都比较小，官方提供的Ubuntu镜像只有60MB多点，而 CentOS 基础镜像也只有200MB左右，一些其他版本的镜像甚至只有几MB，比如: busybox 才1.22MB，alpine镜像也只有5M左右。镜像直接调用宿主机的内核，镜像中只提供 rootfs，也就是只需要包括最基本的命令,配置文件和程序库等相关文件就可以了。

下图就是有两个不同的镜像在一个宿主机内核上实现不同的rootfs。

下图Debian 和 BusyBox上层提供各自的 rootfs，底层共用 Docker 宿主机的 kernel。