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，它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。

所有的应用，直接打包成docker镜像，就可以直接跑起来!

如何得到镜像？

从远程仓库下载

朋友拷贝给你

自己制作一个镜像Docker File

UnionFS联合文件系统

我们下载的时候看到的一层一层就是分层下载！

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，它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。

bootfs(boot file system) 主要包含bootloader和kernel，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。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。

平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G，为什么Docker这里才200M?

对于一个精简的OS,rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令,工具和程序库就可以了，因为底层直接用Host的kernel，自己只需要提供rootfs就可以了。由此可见对于不同的linux发行版， bootfs基本是一致的,rootfs会有差别,因此不同的发行版可以公用 bootfs。

底层引导不变

虚拟机分钟级别，容器秒级。

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，可以看到是一层一层的在下载!

思考：为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢?

最大的好处，莫过于是资源共享!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命令!

[root@localhost ~]# docker image inspect redis:latest
[
    //......
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:d0fe97fa8b8cefdffcef1d62b65aba51a6c87b6679628a2b50fc6a7a579f764c",
                "sha256:832f21763c8e6b070314e619ebb9ba62f815580da6d0eaec8a1b080bd01575f7",
                "sha256:223b15010c47044b6bab9611c7a322e8da7660a8268949e18edde9c6e3ea3700",
                "sha256:6a9976a8f40851f45dc8c68a04b130e90522f46bb7e8403c6e7eb4331674f213",
                "sha256:c875a9fc3ec72b140e325e1a1b3b57d299b91811e8288a07c6b788b0d7cba185",
                "sha256:d9364cb75b1a364fbcb97b2f51332fc012ae0321e18c3fd3811f5e5a9f8a2d0e"
            ]
        },
        "Metadata": {
            "LastTagTime": "0001-01-01T00:00:00Z"
        }
    }
]

理解：

所有的Docker镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或增加新的内容时，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 Linux 16.04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，就会创建第三个镜像层。该镜像当前已经包含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别，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的一个更新版本。

这种情况下，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上可用的存储引擎有AUFS、 Overlay2、Device Mapper、Btrfs以及ZFS。顾名思义，每种存储引擎都基于Linux中对应的文件系统或者块设备技术，并且每种存储引擎都有其独有的性能特点。 Docker在Windows上仅支持windows filter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。所有镜像层堆叠并合并，对外提供统一的视图。