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  • 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。

    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!

    注:所有的操作都是基于容器层。

    如何提交一个自己的镜像?

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