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Docker镜像讲解

镜像是什么

如何得到镜像

Docker镜像加载原理

 UnionFS(联合文件系统)

Docker镜像加载原理

分层理解

分层的镜像

思考

特点

如何提交一个自己的镜像

docker commit提交镜像

实战测试

总结


学习通道:狂神说Java】Docker最新超详细版教程通俗易懂 

docker官网:Docker Documentation | Docker Documentation

docker hun:Docker Hub


Docker镜像讲解

镜像是什么

镜像是一种轻量级、可执行的的独立软件包,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。

如何得到镜像

1、从远程仓库下载

2、拷贝

3、自己制作一个镜像DockerFile

Docker镜像加载原理

 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。union文件系统是docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行集成,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Linux/Unix系统是一样的,包含boot加载器和内核。当boot完成加载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等标准文件和目录。rootfs就是各种不同的操作系统发行版,比如Ubuntu,centos等等。

如何nat指向docker隧道 nano docker_文件系统

 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272MB?

如何nat指向docker隧道 nano docker_运维_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,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,可以看到是一层一层的在下载。

如何nat指向docker隧道 nano docker_文件系统_03


思考

为什么docker镜像要采用这种分层的结构呢?

可以实现资源共享,比如有多个镜像都从相同的base镜像构建而来,那么宿主机只需要在磁盘上保留一份镜像,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

如何nat指向docker隧道 nano docker_容器_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)。

如何nat指向docker隧道 nano docker_容器_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。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。

如何nat指向docker隧道 nano docker_容器_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。

如何nat指向docker隧道 nano docker_文件系统_07

 这种情况下,上层镜像层中的文件覆盖了底层镜像中的文件。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上可以用的存储引擎有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Windowsfilter一种存储引擎,该引擎基于NTFS文件之上实现了分层和CoW[1]。

下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆叠并合并,对外提供统一的识图。

如何nat指向docker隧道 nano docker_运维_08


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,容器层之下的都叫镜像层。

如何提交一个自己的镜像

docker commit提交镜像

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]

实战测试

#1、启动一个默认的Tomcat

#2、发现这个默认的Tomcat是没有webapps应用,因为官方的镜像默认webapps下面是没有文件的。

#3、将基本文件从webapps.dist拷贝进webapps

#4、将我们操作过的容器通过commit提交作为一个镜像,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。

如何nat指向docker隧道 nano docker_文件系统_09

 如果你需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vm的快照。

总结

至此,学习docker已经是达到入门了,但是真正的学习才刚刚开始!还有容器数据卷、dockerfile、docker网络、docker compose、docker swarm、CI/CD Jenkins流水线等知识在等着我们去学习。