Docker镜像讲解

镜像是什么
镜像是一种轻量级、可执行的独立软件保，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，他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

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，他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。
boots(boot file system）主要包含 bootloader和 Kernel, bootloader主要是引导加 kernel, Linux刚启动时会加bootfs文件系统，在 Docker镜像的最底层是 boots。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加載器和内核。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？

对于个精简的OS,rootfs可以很小，只需要包合最基本的命令，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， boots基本是一致的， rootfs会有差別，因此不同的发行版可以公用bootfs.

虚拟机是分钟级别，容器是秒级！

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@mil data]# docker image inspect centos
[
    {
        "Id": "sha256:831691599b88ad6cc2a4abbd0e89661a121aff14cfa289ad840fd3946f274f1f",
        "RepoTags": [
            "centos:latest"
        ],
        "RepoDigests": [
            "centos@sha256:4062bbdd1bb0801b0aa38e0f83dece70fb7a5e9bce223423a68de2d8b784b43b"
        ],
        "Parent": "",
        "Comment": "",
        "Created": "2020-06-17T00:22:25.47282687Z",
        "Container": "0a6b8cbdee7218d1da84145e867c8ce1c36d226a5cfca208125d08ac56f7c5af",
        "ContainerConfig": {
            "Hostname": "0a6b8cbdee72",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
            ],
            "Cmd": [
                "/bin/sh",
                "-c",
                "#(nop) ",
                "CMD [\"/bin/bash\"]"
            ],
            "ArgsEscaped": true,
            "Image": "sha256:72ff1748d360d0069c91508ca3ffde0d7748989c75d193eee3b0e85c62557efa",
            "Volumes": null,
            "WorkingDir": "",
            "Entrypoint": null,
            "OnBuild": null,
            "Labels": {
                "org.label-schema.build-date": "20200611",
                "org.label-schema.license": "GPLv2",
                "org.label-schema.name": "CentOS Base Image",
                "org.label-schema.schema-version": "1.0",
                "org.label-schema.vendor": "CentOS"
            }
        },
        "DockerVersion": "18.09.7",
        "Author": "",
        "Config": {
            "Hostname": "",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
            ],
            "Cmd": [
                "/bin/bash"
            ],
            "ArgsEscaped": true,
            "Image": "sha256:72ff1748d360d0069c91508ca3ffde0d7748989c75d193eee3b0e85c62557efa",
            "Volumes": null,
            "WorkingDir": "",
            "Entrypoint": null,
            "OnBuild": null,
            "Labels": {
                "org.label-schema.build-date": "20200611",
                "org.label-schema.license": "GPLv2",
                "org.label-schema.name": "CentOS Base Image",
                "org.label-schema.schema-version": "1.0",
                "org.label-schema.vendor": "CentOS"
            }
        },
        "Architecture": "amd64",
        "Os": "linux",
        "Size": 215320025,
        "VirtualSize": 215320025,
        "GraphDriver": {
            "Data": {
                "MergedDir": "/data/docker/overlay2/9b9b360a41495888bccb62303c936249164e5a26b02b5290ecd261228d6bba11/merged",
                "UpperDir": "/data/docker/overlay2/9b9b360a41495888bccb62303c936249164e5a26b02b5290ecd261228d6bba11/diff",
                "WorkDir": "/data/docker/overlay2/9b9b360a41495888bccb62303c936249164e5a26b02b5290ecd261228d6bba11/work"
            },
            "Name": "overlay2"
        },
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:eb29745b8228e1e97c01b1d5c2554a319c00a94d8dd5746a3904222ad65a13f8"
            ]
        },
        "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，当进行修改或培加新的内容时，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 Linux16.04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，就会创健第三个镜像层该像当前已经包含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別，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

这种情況下，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上可用的存储引撃有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
件系统或者块设备技术，井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。所有镜像层堆并合井，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！

把容器保存为镜像

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="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]

实战测试

# 1、启动一个默认的tomcat
docker run -d -p 8080:8080 tomcat
# 2、发现这个默认的tomcat 是没有webapps应用，官方的镜像默认webapps下面是没有文件的！
docker exec -it 容器id
# 3、拷贝文件进去

# 4、将操作过的容器通过commit调教为一个镜像！我们以后就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。
docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]

[root@mil data]# docker commit -a="kaifashuo" -m="add nginx image" ecdd8358b8fb  nginx:1.0
sha256:cbff443031b68f6a157e1c1b670df3f39c0a28a5a85b9ec957a51ae09975ed6f
[root@mil data]# docker images
REPOSITORY            TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
nginx                 1.0                 cbff443031b6        7 seconds ago       791MB
centos                latest              831691599b88        3 days ago          215MB
tomcat                8                   e010d327a904        10 days ago         529MB
nginx                 latest              2622e6cca7eb        11 days ago         132MB
portainer/portainer   latest              cd645f5a4769        2 weeks ago         79.1MB
elasticsearch         7.6.2               f29a1ee41030        2 months ago        791MB
hello-world           latest              bf756fb1ae65        5 months ago        13.3kB

如果你想要保存当前容器的状态，就可以通过commit来提交，获得一个镜像，就好比我们我们使用虚拟机的快照。