【Docker 系列】docker 学习 四，镜像相关原理

镜像是什么？

镜像是一种轻量级的，可执行的独立的软件包。

镜像用来打包软件的运行环境和基于运行环境开发的软件，它包含运行某些软件所需要的所有内容，例如：代码，运行时库，环境变量和配置文件等等

所有的应用，可以直接打包 docker 镜像，一键部署，一键运行

得到镜像方式有哪些？

• 直接拷贝其他 docker 镜像
• 自己制作一个镜像 DockerFile
• 从远程仓库下载，如 dockerhub

Docker 镜像的加载原理

UnionFS

UnionFS，是联合文件系统，还记的我们 docker 学习二 里面安装 redis 的时候，出现的分层下载吗

这就是联合文件系统

UnionFS 联合文件系统，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一层的叠加，同时可以将不同目录挂载到一个虚拟文件系统下

UnionFS 联合文件系统是 Docker 镜像的基础，镜像还可以通过分层来继承，基于基础的镜像，我们可以制作成各种应用镜像

特性：

联合文件系统一次同时加载多个文件系统，联合加载会把各层的文件系统叠加起来，最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录

Docker 的镜像加载原理是什么呢？

图片来源于网络

Docker 的镜像是有一层一层的文件系统组成的，这个层级的文件系统就叫做联合文件系统，一般底下的层都是共用的

一般系统启动，是一个加载的过程，这个过程是 bootloader 引导加载 kernel，linux 操作系统刚启动的时候还会加载 bootfs 文件系统，而咱们的 Docker 镜像最底层就是 bootfs

bootfs

boot file system 是一个文件系统，主要是包含 bootloader 和 kernel

当 boot 加载完毕之后，整个内核都在运行正在内存中的，此时内存的使用权已经由 bootfs 交接给内核，这个时候系统会将 bootfs 卸载掉

rootfs

在来说一下 rootfs，root file system，根文件系统，它是在 bootfs 之上的，就是包含了，linux 操作系统中的 /dev ，/proc，/bin，/etc 等目录和文件

例如我们知道的 rootfs 有 centos，ubuntu等等

我们来下载一个 redis 看看效果

Docker 是按照层级进行下载，之前下载过的层级就不会再次下载了，我们可以通过 docker inspect 查看 redis 的细节

# docker inspect redis:latest
...
"RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:814bff7343242acfd20a2c841e041dd57c50f0cf844d4abd2329f78b992197f4",
                "sha256:dd1ebb1f5319785e34838c7332a71e5255bda9ccf61d2a0bf3bff3d2c3f4cdb4",
                "sha256:11f99184504048b93dc2bdabf1999d6bc7d9d9ded54d15a5f09e36d8c571c32d",
                "sha256:e461360755916af80821289b1cbc503692cf63e4e93f09b35784d9f7a819f7f2",
                "sha256:45f6df6342536d948b07e9df6ad231bf17a73e5861a84fc3c9ee8a59f73d0f9f",
                "sha256:262de04acb7e0165281132c876c0636c358963aa3e0b99e7fbeb8aba08c06935"
            ]
        },
...

如上结果我们可以看到，redis 的层级与我们 pull 拉取镜像时候的层级一致

那么Docker 为什么要采用分层下载呢？

主要是为了共享资源

例如我们的多个镜像都是从基础镜像构建而来，那么宿主机只需要在机器上保留一份基础镜像即可，并且内存中也只需要加载一份基础镜像，就可以为所有需要的容器服务，而且镜像的每一层也都是可以共享的

我们可以这样来理解：

所有的 Docker 镜像都来源于基础镜像，我们增加或修改镜像内容的时候，就会在当前镜像层上面，新建一个镜像层，这就例如 windows 里面的一个安全补丁

如上面图例：

我们在镜像的第一层，放置 file1，file2，镜像的第二层放置 file3，file4，镜像的第三层放置file3.1 （file3.1 是 file3 的一个新版本）

那么，我们在打包镜像的时候，就会合并出 一个镜像里面，有 4 个文件，此处也就是 4个 layer

当我们下载这个最终合并的镜像时，就会一次下载上述的 4 个layer

Docker 镜像的特点：

Docker 镜像默认都是只读的，当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部

上面说的这一层就是咱们的容器层，容器层下面是镜像层，如下图所示

如何提交咱们的镜像

Docker 提交原理和命令与 Git 类似

docker commit

提交当前容器，成为一个新的版本

我们一般会这样使用

docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器ID 目标镜像名:[TAG]

举个例子：

咱们自己修改一下 nginx 镜像，作为我们自己的镜像来使用

启动 nginx ，设置端口映射为 -p 8888:80

docker run -d -p 8888:80 nginx

以交互方式进入 nginx

# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                  NAMES
30841a3a26cb   nginx     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago   Up 2 seconds   0.0.0.0:8888->80/tcp   strange_hugle

# docker exec -it 30841a3a26cb /bin/bash

进入到nginx 的html 目录，将index.html 文件替换掉,，nginx重新加载配置

#cd /usr/share/nginx/html
#ls
50x.html  index.html
#mv index.html index.html.bak
#mv 50x.html index.html
#/usr/sbin/nginx -s reload

这个时候，我们访问一个服务器的 8888 端口，查看效果（我们将正常的 index.html 页面，换成了一个显示错误的页面）

如上图，果然更换成功了

咱们来进行一下 commit

docker commit -a="xiaomotong" -m="modify index.html" 30841a3a26cb nginx01:1.0

~# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                  NAMES
30841a3a26cb   nginx     "/docker-entrypoint.…"   10 minutes ago   Up 10 minutes   0.0.0.0:8888->80/tcp   strange_hugle
root@iZuf66y3tuzn4wp3h02t7pZ:~# docker commit -a="xiaomotong" -m="modify index.html" 30841a3a26cb nginx01:1.0
sha256:1d072fa616573ba67a103925c6114e40171eb1d14ca573f146a28b8c51e5fdff
root@iZuf66y3tuzn4wp3h02t7pZ:~# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
nginx01               1.0       1d072fa61657   3 seconds ago   133MB
ubuntu                latest    1318b700e415   7 days ago      72.8MB
redis                 latest    aa4d65e670d6   11 days ago     105MB
nginx                 latest    08b152afcfae   12 days ago     133MB
portainer/portainer   latest    580c0e4e98b0   4 months ago    79.1MB

如果我们想要保存自己的容器当前状态，咱们就可以通过 commit 来提交，获得一个想要的镜像，这就有点像使用虚拟机打快照一样

参考资料：

docker docs

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