Docker基础学习(四)

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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要的所有内容,包括代码,运行时,库,环境变量和配置文件
  • 所有的应用,直接打包成docker镜像,就可以直接跑起来。
  • 如何得到镜像
    • 从远程仓库下载
    • 朋友拷贝给你
    • 自己制作一个镜像Dockerfile

Docker镜像加载原理

UnionsFS(联合文件系统)

  • UnionFS(联合文件条统):Union文件条统(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 virtual filesystem)。Union文件系统是Docker镜像的基础,镜像可以通过分层来讲行继承,基于基础像(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/Uni×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。
    • 在这个部分其实就是我们说的linux的系统(只不过是比平时用的linux要更加的精简),加载进来后,里面只包含一些基本的支持linux运行的东西
    • image.png
  • 平时我们安装仅虚拟机的centos都是好几个G,为什么Docekr这里才200M?
    • 对于一个精简的OS,rootfs可以很小,只需要包含最基本的命令,工貝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.
    • 注意:内核还是用的宿主机的
    • image.png

分层理解

  • 分层的镜像
    • 我们可以去下载一个镜像,注意观察下载日志的输出,可以看到的是一层一层的下载
    • image.png
[
    {
        "Id": "sha256:84c5f6e03bf04e139705ceb2612ae274aad94f8dcf8cc630fbf6d91975f2e1c9",
        "RepoTags": [
            "redis:latest"
        ],
        "RepoDigests": [
            "redis@sha256:1cfb205a988a9dae5f025c57b92e9643ec0e7ccff6e66bc639d8a5f95bba928c"
        ],
        "Parent": "",
        "Comment": "",
        "Created": "2020-09-10T19:14:19.090647481Z",
        "Container": "01e8a1053cea8d8adc30b6f9c0e1d84a9c76535f6b0896c8fcff25d54c9c0429",
        "ContainerConfig": {
            "Hostname": "01e8a1053cea",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "ExposedPorts": {
                "6379/tcp": {}
            },
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
                "GOSU_VERSION=1.12",
                "REDIS_VERSION=6.0.8",
                "REDIS_DOWNLOAD_URL=http://download.redis.io/releases/redis-6.0.8.tar.gz",
                "REDIS_DOWNLOAD_SHA=04fa1fddc39bd1aecb6739dd5dd73858a3515b427acd1e2947a66dadce868d68"
            ],
            "Cmd": [
                "/bin/sh",
                "-c",
                "#(nop) ",
                "CMD [\"redis-server\"]"
            ],
            "ArgsEscaped": true,
            "Image": "sha256:194e5decbc63d8d28f685b6899326cc681b1e2265dd556d96ee12226400ca6d5",
            "Volumes": {
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            },
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            "Entrypoint": [
                "docker-entrypoint.sh"
            ],
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        },
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        "Author": "",
        "Config": {
            "Hostname": "",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
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            "ExposedPorts": {
                "6379/tcp": {}
            },
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
                "GOSU_VERSION=1.12",
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                "REDIS_DOWNLOAD_SHA=04fa1fddc39bd1aecb6739dd5dd73858a3515b427acd1e2947a66dadce868d68"
            ],
            "Cmd": [
                "redis-server"
            ],
            "ArgsEscaped": true,
            "Image": "sha256:194e5decbc63d8d28f685b6899326cc681b1e2265dd556d96ee12226400ca6d5",
            "Volumes": {
                "/data": {}
            },
            "WorkingDir": "/data",
            "Entrypoint": [
                "docker-entrypoint.sh"
            ],
            "OnBuild": null,
            "Labels": null
        },
        "Architecture": "amd64",
        "Os": "linux",
        "Size": 104192177,
        "VirtualSize": 104192177,
        "GraphDriver": {
            "Data": {
                "LowerDir": "/var/lib/docker/overlay2/b3f7aeaaad80f9a7f51fa25392102bce2a70010c317379b2573d2465fdc8a898/diff:/var/lib/docker/overlay2/acda3ac7c8a38a0a81bb7be57e886acd3deb9069d1ae1c63b85a0dcf0e1e2faa/diff:/var/lib/docker/overlay2/a7759817ae7c4ee1e049b2ae8def34e032d6f2c7d5a8a772be39b3f854d79d76/diff:/var/lib/docker/overlay2/e48e277bb4e92c80a0354415dddedb0fd20381cb7c323af98f0abd59b7ebbf6b/diff:/var/lib/docker/overlay2/4acd01baf323e85d1c950b33df577b136e15a8f927d555f9fff55a79d274a1e5/diff",
                "MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/b74978444100131212adf59d8583b58fb58dd69e72b0fd03ca3f0715b523806d/merged",
                "UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/b74978444100131212adf59d8583b58fb58dd69e72b0fd03ca3f0715b523806d/diff",
                "WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/b74978444100131212adf59d8583b58fb58dd69e72b0fd03ca3f0715b523806d/work"
            },
            "Name": "overlay2"
        },
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [                                                                                                                                                       #在这个部分我们能看到文件系统的层
                "sha256:07cab433985205f29909739f511777a810f4a9aff486355b71308bb654cdc868",
                "sha256:45b5e221b6729773b50b4fc89e83a623f9f63ddf37e37078d5f197811db6177d",
                "sha256:7fb1fa4d4022ba2387d0df7820fa41c797eeda6f1192920da8cb99c6475dd9d1",
                "sha256:47d8fadc671445422662d5a25e09b2fabd2a77c7da4338ab3f817592fd60c84b",
                "sha256:ea96cbf71ac4d770813f8fd209a20ddb3b81c69992be2c0c3e1d1a4b9fb0da1a",
                "sha256:2e9c060aef92b6b958bee61fbf5f239443c629e6a62f1103c3ada7deb10aa543"
            ]
        },
        "Metadata": {
            "LastTagTime": "0001-01-01T00:00:00Z"
        }
    }
]
  • 思考:为什么Docker镜像要采用这种分层的结构那?
    • 最大的好处,我觉得莫过于资源共享!比如有多个镜像团队都从相同的Base镜像构建而来,那么宿主机只需要在磁盘中保留一份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。

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(这只是一般用于演示的很简单的例子)。
  • image.png
  • 在添加额外的镜像层的同时,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。
  • image.png
  • 在添加额外的镜像层的同时,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。
  • image.png
  • 这种佶况下,上层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上可用的存储引擎有AUFS、Overlay2、DeviceMapper、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具独有的性能特点。
  • 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[I]。
  • 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。
  • image.png
  • Docker像都是只读的,当容器启动时,一个新的可写层被那载到镜像的顶部
  • 这一层就是我们通堂说的容器层,容器之下的都叫像层
    • image.png

commit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:[Tag]
    • 实战测试
      • 启动一个默认的tomcat
      • 发现这个tomcat 是没写webapps应用的,镜像的原因,官方镜像默认webapps下面是没有东西的
      • 自己拷贝文件进去
      • 将我们修改过的镜像提交成一个新的镜像
      • image.png
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