1、docker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、库、环境变量和配置文件。

2、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(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。

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。
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。

2023-06-25_094659.jpg

3、 为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢?

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最大的好处
莫过于资源共享,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,同事内存中也需要加载一份base镜像,这样就可以为所有容器服务,而且镜像的每一层都可以被共享。
怎么查看镜像分层呢?

docker image inspect {容器id}
[root@localhost ~]# docker image inspect nginx:latest
[
    {
        "Id": "sha256:605c77e624ddb75e6110f997c58876baa13f8754486b461117934b24a9dc3a85",
        "RepoTags": [
            "nginx:latest"
        ],
        "RepoDigests": [
            "nginx@sha256:0d17b565c37bcbd895e9d92315a05c1c3c9a29f762b011a10c54a66cd53c9b31"
        ],
        "Parent": "",
        "Comment": "",
        "Created": "2021-12-29T19:28:29.892199479Z",
        "Container": "ca3e48389f7160bc9d9a892d316fcbba459344ee3679998739b1c3cd8e56f7da",
        "ContainerConfig": {
            "Hostname": "ca3e48389f71",
            "Domainname": "",
            "User": "",
            "AttachStdin": false,
            "AttachStdout": false,
            "AttachStderr": false,
            "ExposedPorts": {
                "80/tcp": {}
            },
            "Tty": false,
            "OpenStdin": false,
            "StdinOnce": false,
            "Env": [
                "PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin",
                "NGINX_VERSION=1.21.5",
                "NJS_VERSION=0.7.1",
                "PKG_RELEASE=1~bullseye"
            ],

所有的Docker镜像都起始于一个基层镜像层,当进行修改或增加新的内容时,就会在当前的镜像层之上,创建新的镜像层。
举个例子:
基于ubuntu linux 16.04创建一个新的镜像,这就是新镜像层的第一层;如果在该镜像中添加python包,就会在基于镜像层之上创建第二镜像层;如果继续添加一个安全补丁,就会创建第三个镜像层。

2023-06-25_100511.jpg
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组合,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。

202306251015.png

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,这是因为上层中的文件7是文件5的一个更新版本。

20230625102101.png
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、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 文件系统之上实现了分层和 CoW。

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。

20230625102701.png
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,容器之下的都叫镜像层。

4、镜像Commit

docker commit
从容器创建一个新的镜像

docker commit -m=“提交的描述信息”-a=“作者” 容器id 要创建的目标镜像名:[标签名]

举例子:
docker官方tomcat镜像的容器,发现404是因为使用了加速器,而加速器里tomcat的webapps下没有root等文件。
本次验证测试,人为将webapps.dist里有对应的文件复制到webapps下,制作成新的镜像。

[root@localhost ~]# docker commit -a="itcloudblog" -m="add webapps" 8b846fd358aa tomcat:1.1
sha256:991d2bf8ebb4e3e2132de84e17996ac64052ecea0b9413d19e7a8ae6fc2af3a1
[root@localhost ~]# 
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED              SIZE
tomcat                1.1       991d2bf8ebb4   About a minute ago   684MB
nginx                 latest    605c77e624dd   18 months ago        141MB
tomcat                latest    fb5657adc892   18 months ago        680MB
mysql                 latest    3218b38490ce   18 months ago        516MB
centos                latest    5d0da3dc9764   21 months ago        231MB
portainer/portainer   latest    580c0e4e98b0   2 years ago          79.1MB
elasticsearch         latest    5acf0e8da90b   4 years ago          486MB

5、验证commit制作镜像

[root@localhost ~]# docker run -it -d -p 8080:8080 tomcat:1.1
b782760ea0c24b8a4ebc2cb204bd6b8027fcd3c02d19c91d122342b74ed3762

2023-06-25_105917.jpg

如果你想要保存当前的状态,可以通过commit来提交镜像,方便使用,类似于VM中快照。

最后修改:2023 年 06 月 25 日
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