Docker 镜像讲解

什么是镜像

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。

所有应用,直接打包docker镜像,就可以直接跑起来

如何得到镜像:

  • 远程仓库
  • 自己制作一个镜像DockerFile

Docker 镜像加载的原理

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-层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的 ,包含boo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。

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平时我们安装进虚拟机的Centos都是好几个G,为什么docker才200MB

Docker 镜像讲解

对于一个精简的OS,rootfs可以是很小,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。

Docker 镜像讲解

为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢

最大的好处就是资源共享,比如多个镜像都从相同的Base镜像构建而来的,那么宿主机只需要在磁盘上保留一份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。

查看镜像的分层的方式可以通过docker image inspect命令。

$  docker image inspect redis:latest
[
    //...
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:95ef25a3204339de1edf47feaa00f60b5ac157a498964790c58c921494ce7ffd",
                "sha256:ad9080bec957893dd0e5d146ec4fed09232e4d2c40d6975bfb1d31ad7eeba6ae",
                "sha256:03f8dae99b4d972acfb5afb240d170f71420aed3960b1b9e502c718938fc41a5",
                "sha256:ce89ae6e6358780e4f0ac30e78edb8a867c577765ab2daa7eaac447701228863",
                "sha256:e7b10f84d45b2e8277e0d2b49db8137aa2c5a01f90c8e951477425a1521f1bc2",
                "sha256:ed8f8f354de8b585acea9d30ce39cfea0b2f74d1572b3ba045cdbd5441e8f918"
            ]
        },
        "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,当进行修改或者增加新的内容时,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三个镜像层,如下图所示(这只是一个用于演示的简单的例子)

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在添加额外的镜像层的同时,镜像始终保持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。

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上图中的镜像层跟之前图中的略有所区别,主要是便于展示文件。
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文件只有6个,这是因为最上层的文件7是文件5的一个更新版本。

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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。

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特点

Docker镜像都是只读的,当容器启动后,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,容器层之下的都交镜像层。

我们所有的操作都是基于容器操作的。

Docker 镜像讲解

在这幅图中,我们可以看到,Docker 容器的生命周期里分为五种状态,其分别代表着:
    Created:容器已经被创建,容器所需的相关资源已经准备就绪,但容器中的程序还未处于运行状态。
    Running:容器正在运行,也就是容器中的应用正在运行。
    Paused:容器已暂停,表示容器中的所有程序都处于暂停 ( 不是停止 ) 状态。
    Stopped:容器处于停止状态,占用的资源和沙盒环境都依然存在,只是容器中的应用程序均已停止。
    Deleted:容器已删除,相关占用的资源及存储在 Docker 中的管理信息也都已释放和移除。

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="提交的描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]

实战测试

1.启动tomcat

$  docker run -it --name tomcat02 -p 8080:8080 tomcat:9.0

Docker 镜像讲解

2.进入tomcat容器

$ docker exec -it tomcat02 /bin/bash

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3.将操作过的容器通过commit提交为一个镜像!我们之后就使用修改过的镜像即可,这就是我们修改过的镜像

$ docker commit -a="hudu" -m="add webapps app" a44a58b7174b tomcat02:1.0

Docker 镜像讲解

如果想要保存当前容器的状态,可以通过commit来提交,获得一个镜像,就好比之前vm虚拟机的快照

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