Docker_04

Docker 的 镜像讲解。

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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的所有内容，包括代码、运行时的库、环境变量 和 配置文件。

所有的应用，直接打包成docker镜像，就可以直接部署！

如何得到镜像？

• 从远程镜像下载
• 从朋友拷贝
• 自己制作一个 DockerFile

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 virtualfilesystem)。

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LinuxlUnix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。

系统启动需要引导加载，bootfs所负责的，这一层是几乎不变的，所有发行版的Linux系统可以共用的。

rootfs (root file system)，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev, /proc,/bin, /letc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。

使用docker pull centos下载最新版本的Centos镜像也就200M左右，而我们平时下载一个原生的centos镜像都是4G，为什么差别这么大呢？对于 Docker 初学者都会有这个疑问。

下面来了解下Linux 操作系统由内核空间和用户空间组成，如下图所示：

可以看到 最底层是 bootfs，这层是linux 的内核，在这层之上的是rootfs，即提供linux 的标准目录文件等。

不同 Linux 发行版的区别主要就是 rootfs。

比如 Ubuntu 14.04 使用 upstart 管理服务，apt 管理软件包；而 CentOS 7 使用 systemd 和 yum。这些都是用户空间上的区别，Linux kernel 差别不大，即底层都是相同的bootfs。

所以 Docker 可以同时支持多种 Linux 镜像，模拟出多种操作系统环境。

上图 Debian 和 BusyBox上层提供各自的 rootfs，底层共用 Docker Host 的 kernel。

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。

分层理解

分层的镜像

我们 docker pull 的时候，在下载的过程中我们可以看到docker的镜像好像是在一层一层的在下载。

思考：为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢?

最大的好处，就是资源共享了！

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。

什么是base镜像？

1. 不依赖其他镜像，从 scratch 构建。
2. 其他镜像可以使之作为基础进行扩展。

base 镜像的通常都是各种 Linux 发行版的 Docker 镜像，比如 Ubuntu, Debian, CentOS 等。

查看镜像分层的方式可以通过docker image inspect命令!

[root@localhost ~]# docker image inspect redis

...
"RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:f5600c6330da7bb112776ba067a32a9c20842d6ecc8ee3289f1a713b644092f8",
                "sha256:c492b4fe510f674e04af29c5a8be4d0104a53e82e68ae98a3f9a0dd385263b7c",
                "sha256:60f4b166131fd0c3b925a04e4976fbc43525e289e5edab72ffc4b7196085905f",
                "sha256:4bc5e04ae88961aa002128a1873888ad4adf5ce11712d601fec6ad5f280c547d",
                "sha256:06d5c35d63a8e4066ca996005b118a6051d2323c4af64c0fc2be014b4da7740e",
                "sha256:d3fc9f08141a1377e718b8a29fd94a8c46793b88efdbed4ad02cbe3a3d91de10"   // 分层信息
            ]
        },
...

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 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)。

为什么docker镜像要采用这种分层结构呢？

最大的一个好处就是共享资源。

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存一份base镜像，同时内存中也只需加载一份base镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

镜像的特点

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。

这一层通常被称作为”容器层”，“容器层”之下的都叫”镜像层”。