Docker基础篇 - （三）Docker镜像讲解

蔚落 2023-10-02 09:32 29阅读 0赞

## ④ Docker镜像讲解 ##

### 4.1 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，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。

所有的应用，直接打包docker镜像，就可以直接跑起来！

如何得到镜像：

*  从远程仓库下载
 *  拷贝
 *  自己制作一个镜像 DockerFile

### 4.2 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，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

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**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。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

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?

![在这里插入图片描述][d5f0a9976c99447d9c15ea1d0dc84345.png_pic_center]

对于一个精简的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！**

### 4.3 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，可以看到是一层层的在下载  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]

**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 镜像名字/镜像id**命令

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 2]

**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：

**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**

=> 就是这个镜像包含了第三层、第二层、第一层的全部环境

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 3]

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。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 4]

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。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 5]

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  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 6]

> 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！

![在这里插入图片描述][b272d815976f484ea2436cb91850bef7.png_pic_center]

### 4.4 commit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 8081:8080 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 53ef6939ae2e
    # 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]
    docker commit -m="add webapps app" -a="cvzhanshi" 53ef6939ae2e tomcat01:1.0

![在这里插入图片描述][1a5f0fbcaace45a19742dc85cbe90f47.png_pic_center]

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、Git的提交到本地库。

*  运行commit的镜像

[root@cVzhanshi /]# docker images
    REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
    tomcat01              1.0       77b12d53621e   45 seconds ago   673MB
    tomcat                latest    266d1269bb29   4 days ago       668MB
    nginx                 latest    dd34e67e3371   5 days ago       133MB
    portainer/portainer   latest    580c0e4e98b0   5 months ago     79.1MB
    centos                latest    300e315adb2f   8 months ago     209MB
    elasticsearch         7.6.2     f29a1ee41030   17 months ago    791MB
    [root@cVzhanshi /]# docker run -d -p 8081:8080 77b12d53621e
    0573e7bdd9faec2585313d2aaa9821e17ebce922b08e54fd9e15181a5a3fc7f9

*  访问页面

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 7]

> 说明：这个镜像webapps里面就是有Root文件的

*  查看webapps文件，是有内容的

![在这里插入图片描述][c6279c6d4f3a4dc3bb03b0178a1ce7f2.png_pic_center]

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/1243d4402cc14f51b7c7221f2e3057e9.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
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