镜像原理之联合文件系统

镜像

镜像就是一个独立的，轻量级的软件包，其中包括了运行软件所需的全部内容（代码、环境变量、库、配置文件等），所有的应用直接打包成docker镜像就可以直接跑起来。

联合文件系统

我们下载的时候，看到的一层一层的就是这个。
每一个镜像的需求都是不一样的。例如有的需要OS+网络配置+JDK，有的需要OS+网络配置+Mysql。这些镜像还有可能运行到同一台宿主机上。那么我都要重复下载OS、网络配置？难道不可以复用嘛？类似maven，将公共的jar抽取出来，在公共的基础上封装自己的业务逻辑

为了解决上面的问题，就需要用到联合文件系统（UFS）

联合文件系统（UninoFS）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（可以通过这个虚拟文件系统访问到各个不同的目录），UninoFS文件系统是Docker镜像的基础，镜像可以通过分层来实现的，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：一次加载多个文件系统，但是从外面看起来就只有一个文件系统，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的底层文件。

Docker镜像加载原理

Docker的镜像实际上是由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统就是联合文件系统。
系统启动时，黑屏->开机->显示屏幕 ->加载Bootfs（boot file system）主要包括BootLoader和Kernel，BootLoader主要时引导加载Kernal，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系统时一样的，包含boot加载器和内核，当boot加载完成之后整个内核都在内存中了，此时内存的使用权已由Bootfs转交给内核，此时也会卸载Bootfs。

Rootfs（root file system）在Bootfs之上，包含的就是典型的Linux系统中各种标准目录和文件、程序等。

Rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos。

对于一个精简的OS(内核)，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（主机的）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，因此不同的发行版可以公用Bootfs

简单理解：

1. 对于Docker安装OS来说：就是Docker使用了Linux本身的bootfs，只需要安装自己所需的rootfs。
2. 对于Docker安装普通镜像来说：就是Docker本身是分层下载镜像，所以可以提取出公共层镜像，进行复用。

分层原理

所有的镜像都起源于一个基础镜像层，当进行修改或者增加新的内容时，就会在当前镜像层之上，创建新的镜像层。
比如：基于CentOS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JDK，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Tomcat，就会创建第三个镜像层，该镜像当前已经包含3个镜像层。

使用docker inspect 命令可以在layers节点下查看所有的镜像层

在添加额外的镜像层的同时，镜像是始终保持着当前所有镜像的组合。

注意：假如在Docker中添加一个最新版本的JDK镜像，那么Docker会用这个新的JDK镜像去替代旧的JDK镜像，而不会去新增加一层。

特点

Docker的镜像都是只可读的。若要创建一个容器，就是在镜像层上面加上可读写层，也叫做容器层。容器层之下的都是镜像层