3. Docker 镜像详解

作者：鱼书

2022 年 8 月 30 日
北京
本文字数：5766 字
阅读完需：约 19 分钟

Docker 镜像详解

🌕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 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 DockerFile

🌕Docker 镜像加载原理

UnionFS:(联合文件系统)
我们在拉取 hello world 的时候，看到的一层层的就是这个！
用来记录每一次修改，查看是否是新增或者叠加

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(uniteseveral 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

类似于 Git 版本控制系统

1661158780370.png

例如都要下载 Tomcat 和 MySQL，其中 Tomcat 已经下载了 centos，那么在下载 MySQL 时就不用单独下载，而是他们共用一个 centos

1661158809146.png

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 bootioader 和 kenel,bootloader 主要是引导加载 kemel，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。

bootfs:系统启动引导需要加载。黑屏———>开机（加载）这一部分就是公用的，相当于文件联合系统的概念

1661158834674.png

平时我们安装进虚拟机的 Centos 都是好几个 G，而 Docker 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，由于可见对于不同的 Linux 发行版，bootfs 基本一致的，rootfs 会有差别，因此不同发型版可以公用 boootfs。

🌕分层理解

下载一个镜像，查看下载的日志输出，可以看到是一层一层的在下载

1661158862967.png

#用docker image inspect redis:latest 查看下载redis信息
[root@VM-16-15-centos ~]# docker image inspect redis:latest[   //......        "RootFS": {            "Type": "layers",            "Layers": [                            "sha256:2edcec3590a4ec7f40cf0743c15d78fb39d8326bc029073b41ef9727da6c851f",                            "sha256:9b24afeb7c2f21e50a686ead025823cd2c6e9730c013ca77ad5f115c079b57cb",                            "sha256:4b8e2801e0f956a4220c32e2c8b0a590e6f9bd2420ec65453685246b82766ea1",                               "sha256:529cdb636f61e95ab91a62a51526a84fd7314d6aab0d414040796150b4522372",                            "sha256:9975392591f2777d6bf4d9919ad1b2c9afa12f9a9b4d260f45025ec3cc9b18ed",                            "sha256:8e5669d8329116b8444b9bbb1663dda568ede12d3dbcce950199b582f6e94952"            ]        },        "Metadata": {            "LastTagTime": "0001-01-01T00:00:00Z"        }    }]

复制代码

分层信息：

1661158876381.png

🌗分层的优点

资源共享是最大的优点!比如有多个镜像都从相同的 Base 镜像构建而来，那么宿主只需要在磁盘上保留一份 base 镜像，同时内存中只需要加载一份 base 镜像，这样就可以为所有容器服务了，而且镜像的每一层都可以被共享。

查看镜像分层可以通过:docker image inspect命令！！

[root@VM-16-15-centos ~]# docker image inspect redis:latest[   //......        "RootFS": {            "Type": "layers",            "Layers": [                            "sha256:2edcec3590a4ec7f40cf0743c15d78fb39d8326bc029073b41ef9727da6c851f",                            "sha256:9b24afeb7c2f21e50a686ead025823cd2c6e9730c013ca77ad5f115c079b57cb",                            "sha256:4b8e2801e0f956a4220c32e2c8b0a590e6f9bd2420ec65453685246b82766ea1",                               "sha256:529cdb636f61e95ab91a62a51526a84fd7314d6aab0d414040796150b4522372",                            "sha256:9975392591f2777d6bf4d9919ad1b2c9afa12f9a9b4d260f45025ec3cc9b18ed",                            "sha256:8e5669d8329116b8444b9bbb1663dda568ede12d3dbcce950199b582f6e94952"            ]        },        "Metadata": {            "LastTagTime": "0001-01-01T00:00:00Z"        }    }]

复制代码

🌗理解分层

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 UbuntuLinux16.04 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)。

1661158891193.png

在添加额外的镜像层同时，镜像始终保持是当前所有镜像的组合，每个每个镜像层包含 3 个文件，而镜像包含了来自来个镜像层的 6 个文件

1661158904151.png

下图，在外部看来整个镜像只有 6 个文件，这是因为最上层的文件 7 是文件 5 的一个更新版本。

1661158915180.png

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、Overlay2DeviceMapperBtrfs 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，并且每种存储引整都有其种有的性能特点。

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]。

下图屏示了与系统易示相同的三层镜像，所有镜像层堆叠并合并，对外提供统一的视图。

1661158925940.png

🌗特点

假设有些层是相同的，我们就可以直接复用
Docker 镜像是只读的，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，容器层之下的都叫镜像层！

1661158936626.png

🌗commit 镜像

docker commit  #命令提交容器成为一个新的版本#命令和git一样docker commit -m=“提交的描述信息”  -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]

复制代码

🌗实战测试

默认的官方 Tomcat 镜像的 webapps 文件夹中没有任何内容，需要从 webapps.dist 中拷贝文件到 webapps 文件夹。
下面自行制作镜像：就是从 webapps.dist 中拷贝文件到 webapps 文件夹下，并提交该镜像作为一个新的镜像。使得该镜像默认的 webapps 文件夹下就有文件。具体命令如下：

# 将我们操作过的容器通过commit提交为一个镜像！这就是以后使用我们修改过的镜像即可。这就是我们自己的一个修改的镜像
#1.启动tomcat[root@VM-16-15-centos ~]# docker run -it -p 3355:8080 tomcat

#打开一个新的命令窗口 进入tomcat[root@VM-16-15-centos ~]# docker exec -it 4f7d099bd5ec   /bin/bashroot@4f7d099bd5ec:/usr/local/tomcat# lsBUILDING.txt     LICENSE  README.md     RUNNING.txt  conf  logs        temp     webapps.distCONTRIBUTING.md  NOTICE   RELEASE-NOTES  bin          lib   native-jni-lib  webapps  workroot@4f7d099bd5ec:/usr/local/tomcat# cd webappsroot@4f7d099bd5ec:/usr/local/tomcat/webapps# lsroot@4f7d099bd5ec:/usr/local/tomcat/webapps# cd ..root@4f7d099bd5ec:/usr/local/tomcat# lsBUILDING.txt     LICENSE  README.md     RUNNING.txt  conf  logs        temp     webapps.distCONTRIBUTING.md  NOTICE   RELEASE-NOTES  bin          lib   native-jni-lib  webapps  work
#3.将webapps.dist下面的全部文件拷贝到webapps下root@4f7d099bd5ec:/usr/local/tomcat# cp webapps.dist/* webapps

#4. 提交自己的镜像[root@VM-16-15-centos ~]# docker commit -a="dainiao" -m="add webapps app" 176c3aef6cdd romcat02:1.0sha256:66f12723b8138fcb1a81576012cb7597e19bb65dd8e0af4d5aeb156eaaae3f43
#5.查看发现自己的镜像多了一个tomcat02[root@VM-16-15-centos ~]# docker imagesREPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZEromcat02              1.0       66f12723b813   11 seconds ago   684MBnginx                 latest    605c77e624dd   5 months ago     141MBtomcat                latest    fb5657adc892   5 months ago     680MBredis                 latest    7614ae9453d1   5 months ago     113MBcentos                latest    5d0da3dc9764   9 months ago     231MB

复制代码

1661158949783.png

如果你你想要保存当前容器状态，就可以通过commit来提交，获得一个镜像，就好比我们学习的虚拟机VM的快照！！！

复制代码

存储

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