（docker笔记）：镜像原理之联合文件系统、分层理解、commit 镜像

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Docker 镜像讲解

什么是镜像？

Docker 镜像加载原理

分层理解

commit 镜像

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

所有的应用，直接打包docker镜像，就可以直接跑起来。

那么如何得到镜像呢？
从远程仓库下载

朋友拷贝

自己制作一个镜像 Dockerfile

Docker 镜像加载原理

UnionFS（联合文件系统）

我们下载的时候看到的一层层的就是这个：

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 directories into a single virtual filesystem）。

UnionFS是Docker镜像的基础，镜像可以通过分层来继承，基于基础镜像（没有父镜像的镜像），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

例子：比如说 mysql 和 tomcat 都需要 centos 环境，先安装了 mysql ，就有了 centos 的环境，那再安装 tomcat ，就可以共用这一层 centos ，不需要再下载 centos 。

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。

问题：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？
那是因为对于一个精简的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。

这也就是虚拟机启动是分钟级别而容器是秒级启动的原因所在。

分层理解

分层的镜像
可以观察一下下载一个镜像的时候的日志输出，会发现是一层一层的在下载的

如下第一层已经存在，不需要在下载

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了。比方说有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，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。

我们可以通过 docker inspect命令从查看镜像分层

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。

第一层镜像：基于 Ubuntu Linux 16.04 创建一个新的镜像；如果在这个镜像中添加 Python 包，就会在基础镜像层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，如下图。

在添加额外的镜像层的同时，镜像始终保持时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六个文件，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

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

commit 镜像

docker commit 提交容器成为一个新的副本
docker commit -m="提交的描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名[tag]

案例：

问题：在 tomcat 容器的 webapps 下是没有文件的，每次启动的时候都要将 webapps.dist 目录下的内容拷贝到 webapps 目录下（cp -r webapps.dist/* webapps/）

解决方案：自己打包一个镜像，方便以后使用
docker commit -a="add apps" -m="add webapps app" 3c5af7b82a6c tomcatnew:1.0
查看镜像

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，下次直接使用这个镜像启动容器即可，就好比使用虚拟机时候的快照.

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分层理解

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