docker学习笔记（3）——联合文件系统与数据卷

参考资料：

1.官网教程：https://docs.docker.com/reference/  

2.视频教程：https://www.bilibili.com/video/BV1og4y1q7M4?t=380&p=8（老师讲的很好）

 

Docker镜像讲解

镜像是什么

镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，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。

Docker镜像加载原理

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

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。

 

 

 

分层理解

分层的镜像

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。

查看镜像分层的方式可以通过  “docker image inspect 镜像名 ”   查看

会有一堆东西打出来，主要关注下面的：
"RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:cb42413394c4059335228c137fe884ff3ab8946a014014309676c25e3ac86864",
                "sha256:1c91bf69a08b515a1f9c36893d01bd3123d896b38b082e7c21b4b7cc7023525a",
                "sha256:56bc37de0858bc2a5c94db9d69b85b4ded4e0d03684bb44da77e0fe93a829292",
                "sha256:3e5288f7a70f526d6bceb54b3568d13c72952936cebfe28ddcb3386fe3a236ba",
                "sha256:85fcec7ef3efbf3b4e76a0f5fb8ea14eca6a6c7cbc0c52a1d401ad5548a29ba5"
            ]
        },

理解：

所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或培加新的内容时，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。

 

 

 

文种情況下，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
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 [1]。

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。

 

 

 

特点

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！

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:[版本TAG]

实战测试

# 1、启动一个默认的tomcat
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker run -d -p 8080:8080 tomcat
de57d0ace5716d27d0e3a7341503d07ed4695ffc266aef78e0a855b270c4064e

# 2、发现这个默认的tomcat 是没有webapps应用，官方的镜像默认webapps下面是没有文件的！
#docker exec -it 容器id /bin/bash
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker exec -it de57d0ace571 /bin/bash
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# 

# 3、从webapps.dist拷贝文件进去webapp
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# cd webapps
root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat/webapps# ls
ROOT  docs  examples  host-manager  manager

# 4、将操作过的容器通过commit调教为一个镜像！我们以后就使用我们修改过的镜像即可，而不需要每次都重新拷贝webapps.dist下的文件到webapps了，这就是我们自己的一个修改的镜像。
docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]
docker commit -a="kuangshen" -m="add webapps app" 容器id tomcat02:1.0

[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker commit -a="csp提交的" -m="add webapps app" de57d0ace571 tomcat02.1.0
sha256:d5f28a0bb0d0b6522fdcb56f100d11298377b2b7c51b9a9e621379b01cf1487e

[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker images
REPOSITORY            TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
tomcat02.1.0          latest              d5f28a0bb0d0        14 seconds ago      652MB
tomcat                latest              1b6b1fe7261e        5 days ago          647MB
nginx                 latest              9beeba249f3e        5 days ago          127MB
mysql                 5.7                 b84d68d0a7db        5 days ago          448MB
elasticsearch         7.6.2               f29a1ee41030        8 weeks ago         791MB
portainer/portainer   latest              2869fc110bf7        2 months ago        78.6MB
centos                latest              470671670cac        4 months ago        237MB
hello-world           latest              bf756fb1ae65        4 months ago        13.3kB

PS：在进行端口映射之后，可以通过netstat查看传输层是否已经开始监听映射出来的端口，但是注意使用netstat时一般都要加-n选项：

　　-n    以 点分四段式 的形式输出IP地址，而不是象征性的主机名和网络名。如果想避免通过网络查找地址（比如避开DNS或NIS服务器），这一点是特别有用的。

一般都是netstat -anp | grep port；如果明确知道是tcp则：netstat -ant | grep port；udp：netstat -anu | grep port。

通过查看状态位判断，如果没有映射成功则无输出。

 

 

容器数据卷

将应用和环境打包成一个镜像！

 

数据？如果数据都在容器中，那么我们容器删除，数据就会丢失！需求：数据可以持久化

 

MySQL，容器删除了，删库跑路！需求：MySQL数据可以存储在本地！

 

容器之间可以有一个数据共享的技术！Docker容器中产生的数据，同步到本地！

 

这就是卷技术！目录的挂载，将我们容器内的目录，挂载到Linux上面！

 

 

 

总结一句话：容器的持久化和同步操作！容器间也是可以数据共享的！

使用数据卷

方式一 ：直接使用命令挂载 -v

-v, --volume list                    Bind mount a volume

docker run -it -v 主机目录:容器内目录  -p 主机端口:容器内端口
# /home/ceshi：主机home目录下的ceshi文件夹  映射：centos容器中的/home
[root@iz2zeak7 home]# docker run -it -v /home/ceshi:/home centos /bin/bash
#这时候主机的/home/ceshi文件夹就和容器的/home文件夹关联了,二者可以实现文件或数据同步了

#通过 docker inspect 容器id 查看
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z home]# docker inspect 6064c490c371

 

 

 

测试文件的同步

 

 

 

再来测试！

1、停止容器

2、宿主机修改文件

3、启动容器

4、容器内的数据依旧是同步的

 

 

 

好处：我们以后修改只需要在本地修改即可，容器内会自动同步！

 

 

实战：安装MySQL

思考：MySQL的数据持久化的问题

# 获取mysql镜像
[root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z home]# docker pull mysql:5.7

# 运行容器,需要做数据挂载 #安装启动mysql，需要配置密码的，这是要注意点！
# 参考官网hub 
docker run --name some-mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw -d mysql:tag

#启动我们得
-d 后台运行
-p 端口映射
-v 卷挂载
-e 环境配置
-- name 容器名字
$ docker run -d -p 3310:3306 -v /home/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d -v /home/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name mysql03 mysql:5.7

# 启动成功之后，我们在本地使用sqlyog来测试一下
# sqlyog-连接到服务器的3306--和容器内的3306映射 

# 在本地测试创建一个数据库，查看一下我们映射的路径是否ok！

改变读写权限

# 通过 -v 容器内路径： ro rw 改变读写权限
ro #readonly 只读
rw #readwrite 可读可写
$ docker run -d -P --name nginx05 -v juming:/etc/nginx:ro nginx
$ docker run -d -P --name nginx05 -v juming:/etc/nginx:rw nginx

# ro 只要看到ro就说明这个路径只能通过宿主机来操作，容器内部是无法操作！