镜像详解

  • 镜像是什么
  • 镜像加载原理
  • 分层理解


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所需的所有内容,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docker镜像,就可以直接跑起来了!

如何得到镜像:
1.从远程仓库下载
2.从朋友那里拷贝给你
3.自己制作一个镜像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,同时及可以将不同的目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite serveral 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。

bootfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel,bootloader主要引导加载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.

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_文件系统


平时我们安装的虚拟机centos系统都是好几个G,为什么我们Docker这里才200M?

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_Docker_02


对于一个精简的OS,rootfs可以很小,只需要包含最基本的命令和工具程序库就可以了,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会由差别,因此不同的发行版可以公用bootfs.

分层理解

Docker镜像采用分层结构的好处:
资源共享,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,而且镜像的每一层都可以被共享。

这里!我们可以去下载一个镜像,注意观察下载的日志输出,可以看出是一层一层的下载!

我们下载一个tomcat就可以看出:

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_加载_03


也可以通过命令inspect看一下具体操作:

docker image inspect tomcat:latest

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_Docker_04

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 Linux 16.04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

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_docker镜像 run_05


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。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。

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_加载_06


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的一个更新版本。

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_加载_07


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。

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_加载_08


特点:

Docker镜像都是只读的,当容器启动是,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,容器之下都叫镜像层!

docker镜像 run Docker镜像联合文件系统_docker_09