小鲸鱼历险记（四）【Docker镜像】

1、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。

2、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？

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。

3、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！

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@ziyang docker]# docker image inspect redis:latest
[
    {
   		// .....
   		
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:cb42413394c4059335228c137fe884ff3ab8946a014014309676c25e3ac86864",
                "sha256:8e14cb7841faede6e42ab797f915c329c22f3b39026f8338c4c75de26e5d4e82",
                "sha256:1450b8f0019c829e638ab5c1f3c2674d117517669e41dd2d0409a668e0807e96",
                "sha256:f927192cc30cb53065dc266f78ff12dc06651d6eb84088e82be2d98ac47d42a0",
                "sha256:a24a292d018421783c491bc72f6601908cb844b17427bac92f0a22f5fd809665",
                "sha256:3480f9cdd491225670e9899786128ffe47054b0a5d54c48f6b10623d2f340632"
            ]
        },
        "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！

4、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：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@8068c07e60b6:/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 # cd 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
[root@ziyang docker]# docker commit -a="luziyangde-tomcat" -m="no tomcat docs" 8068c07e60b6 tomcat02:1.1
sha256:7bf56388f5cfa6b8ced458e3e7f7a78c9b37d5dce08e229de628a157673643b1

[root@z# 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 tomcat02:1.1iyang docker]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
tomcat02            1.1                 7bf56388f5cf        51 seconds ago      650MB
tomcat              latest              feba8d001e3f        2 months ago        649MB

# 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@ziyang docker]# 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！