四、Docker镜像讲解

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。

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，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 ?

[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
centos                latest    5d0da3dc9764   3 months ago    231MB

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。

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，可以看到是一层一层的在下载！

[root@localhost ~]# docker pull redis
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/redis
a2abf6c4d29d: Already exists 
c7a4e4382001: Pull complete 
4044b9ba67c9: Pull complete 
c8388a79482f: Pull complete 
413c8bb60be2: Pull complete 
1abfd3011519: Pull complete 
Digest: sha256:db485f2e245b5b3329fdc7eff4eb00f913e09d8feb9ca720788059fdc2ed8339
Status: Downloaded newer image for redis:latest
docker.io/library/redis:latest

思考：为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢？

最大的好处，我觉得莫过于是资源共享了！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 命令！

[root@localhost ~]# docker image inspect redis:latest 
[
    {
        "Id": "sha256:7614ae9453d1d87e740a2056257a6de7135c84037c367e1fffa92ae922784631",
        "RepoTags": [
            "redis:latest"
        ],
        "RepoDigests": [
            "redis@sha256:db485f2e245b5b3329fdc7eff4eb00f913e09d8feb9ca720788059fdc2ed8339"
        ],
        "Parent": "",
        "Comment": "",
        "Created": "2021-12-21T12:42:49.755107412Z",
        "Container": "13d25f53410417c5220c8dfe8bd49f06abdbcd69faa62a9b877de02464bb04a3",
        "ContainerConfig": {
            "Hostname": "13d25f534104",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "ExposedPorts": {
                "6379/tcp": {}
            },
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
                "GOSU_VERSION=1.12",
                "REDIS_VERSION=6.2.6",
                "REDIS_DOWNLOAD_URL=http://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz",
                "REDIS_DOWNLOAD_SHA=5b2b8b7a50111ef395bf1c1d5be11e6e167ac018125055daa8b5c2317ae131ab"
            ],
            "Cmd": [
                "/bin/sh",
                "-c",
                "#(nop) ",
                "CMD [\"redis-server\"]"
            ],
            "Image": "sha256:e093f59d716c95cfce82c676f099b960cc700432ab531388fcedf79932fc81ec",
            "Volumes": {
                "/data": {}
            },
            "WorkingDir": "/data",
            "Entrypoint": [
                "docker-entrypoint.sh"
            ],
            "OnBuild": null,
            "Labels": {}
        },
        "DockerVersion": "20.10.7",
        "Author": "",
        "Config": {
            "Hostname": "",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "ExposedPorts": {
                "6379/tcp": {}
            },
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
                "GOSU_VERSION=1.12",
                "REDIS_VERSION=6.2.6",
                "REDIS_DOWNLOAD_URL=http://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz",
                "REDIS_DOWNLOAD_SHA=5b2b8b7a50111ef395bf1c1d5be11e6e167ac018125055daa8b5c2317ae131ab"
            ],
            "Cmd": [
                "redis-server"
            ],
            "Image": "sha256:e093f59d716c95cfce82c676f099b960cc700432ab531388fcedf79932fc81ec",
            "Volumes": {
                "/data": {}
            },
            "WorkingDir": "/data",
            "Entrypoint": [
                "docker-entrypoint.sh"
            ],
            "OnBuild": null,
            "Labels": null
        },
        "Architecture": "amd64",
        "Os": "linux",
        "Size": 112691373,
        "VirtualSize": 112691373,
        "GraphDriver": {
            "Data": {
                "LowerDir": "/var/lib/docker/overlay2/8654d25aea6a6a9d50e4daf53e8219c7fcf8ebf161a30a83bfafa2c386325b16/diff:/var/lib/docker/overlay2/0223242e340d4da1d082a8a7329fc595f5a5523707179a4ba6f8216abed98b81/diff:/var/lib/docker/overlay2/d3e4ccd1757e0e5a6caefe6d130f04c02cc21c119d6e3e0cd38485c560e4360f/diff:/var/lib/docker/overlay2/3b94fced823967c6844ebbbdff35c1c551dbab6b86105b071cbfb9b370480bc3/diff:/var/lib/docker/overlay2/62864a5b0c10c82a0877c969107a098cfc03874f5933079150cb1b6e1aae962f/diff",
                "MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/a1d42f72d5442702e7536a368e233205322f928c6958bebd0749ec36b1d245a5/merged",
                "UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/a1d42f72d5442702e7536a368e233205322f928c6958bebd0749ec36b1d245a5/diff",
                "WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/a1d42f72d5442702e7536a368e233205322f928c6958bebd0749ec36b1d245a5/work"
            },
            "Name": "overlay2"
        },
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:2edcec3590a4ec7f40cf0743c15d78fb39d8326bc029073b41ef9727da6c851f",
                "sha256:9b24afeb7c2f21e50a686ead025823cd2c6e9730c013ca77ad5f115c079b57cb",
                "sha256:4b8e2801e0f956a4220c32e2c8b0a590e6f9bd2420ec65453685246b82766ea1",
                "sha256:529cdb636f61e95ab91a62a51526a84fd7314d6aab0d414040796150b4522372",
                "sha256:9975392591f2777d6bf4d9919ad1b2c9afa12f9a9b4d260f45025ec3cc9b18ed",
                "sha256:8e5669d8329116b8444b9bbb1663dda568ede12d3dbcce950199b582f6e94952"
            ]
        },
        "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 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。所有镜像层堆叠并合并，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，一个新的可写层被加载到镜像的顶部！这一层就是我们通常说的容器层，容器之下的都叫镜像层！

镜像Commit

docker commit 从容器创建一个新的镜像。
docker commit 提交容器副本使之成为一个新的镜像！

# 语法
docker commit -m="提交的描述信息" -a="作者" 容器id 要创建的目标镜像名:[标签名]

测试

# 1、从Docker Hub 下载tomcat镜像到本地并运行 -it 交互终端 -p 端口映射
docker run -it -p 8080:8080 tomcat

# 注意：坑爹：docker启动官方tomcat镜像的容器，发现404是因为使用了加速器，而加速器里的
tomcat的webapps下没有root等文件！
# 下载tomcat官方镜像，就是这个镜像（阿里云里的tomcat的webapps下没有任何文件）
# 进入tomcat查看cd到webapps下发现全部空的，反而有个webapps.dist里有对应文件，cp -r
到webapps下！
root@aba865b53114:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps

# 2、删除上一步镜像产生的tomcat容器的文档
docker ps	# 查看容器id
docker exec -it 容器id /bin/bash
/usr/local/tomcat # ce webapps/
/usr/local/tomcat/webapps # ls -l # 查看是否存在 docs文件夹
/usr/local/tomcat/webapps # curl localhost:8080/docs/	# 可以看到 docs 返回的
内容
/usr/local/tomcat/webapps # rm -rf docs # 删除它
/usr/local/tomcat/webapps # curl localhost:8080/docs/	# 再次访问返回404

# 3、当前运行的tomcat实例就是一个没有docs的容器，我们使用它为模板commit一个没有docs的
tomcat新镜像， tomcat02

docker ps -l # 查看容器的id

# 注意：commit的时候，容器的名字不能有大写，否则报错：invalid reference format
docker commit -a="kuangshen" -m="no tomcat docs" 1e98a2f815b0 tomcat02:1.1

sha256:cdccd4674f93ad34bf73d9db577a20f027a6d03fd1944dc0e628ee4bf17ec748

[root@kuangshen /]# docker images # 查看，我们自己提交的镜像已经OK了！
REPOSITORY	TAG	IMAGE ID	CREATED
SIZE
tomcat02	1.1	cdccd4674f93	About a minute
ago	649MB
redis	latest	f9b990972689	9 days ago
104MB
tomcat	latest	927899a31456	2 weeks ago
647MB
centos	latest	470671670cac	3 months ago
237MB

# 4、这个时候，我们的镜像都是可以使用的，大家可以启动原来的tomcat，和我们新的tomcat02来
测试看看！
[root@kuangshen ~]# docker run -it -p 8080:8080 tomcat02:1.1

# 如果你想要保存你当前的状态，可以通过commit，来提交镜像，方便使用，类似于 VM 中的快照！

学习方式说明:理解概念，但是一定要实践，最后实践和理论相结合一次搞定这个知识

如果你想要保存当前容器的状态，就可以通过commit来提交，获得一个镜像，就好比我们以前学习VM时候，快照!

到了这里才算是入门Dokcer !

完结，撒花！

posted on 2022-04-06 16:45 Cloudservice 阅读(152) 评论(0) 编辑收藏举报