镜像

镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，它包含运行某个软件所需的所有内容，我们把应用程序和配置依赖打包好行程一个可交付的运行环境（包括代码、运行时需要的库、环境变量和配置文件等），这个打包好的运行环境就是image镜像文件。

Docker 镜像加载原理

联合文件系统

Docker 中的文件存储驱动叫做 storage driver。

Docker 最早支持的stotage driver是 AUFS，它实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统叫UnionFS。

联合文件系统（UnionFS）：Union 文件系统，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 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集成，基于基础镜像可以制作具体的应用镜像。

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。

后来出现的docker版本中，除了AUFS，还支持OverlayFS、Btrfs、Device Mapper、VFS、ZFS等storage driver。

bootfs和rootfs

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镜像的最底层是引导文件系统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经由 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。

docker镜像底层层次：

layer01.jpg

对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接使用Host的Kernel，自己只需要提供rootfs就可以。所以，对于不同的Linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，不同的发行版可以共用bootfs。

有差别的rootfs：

layer02.jpg

镜像分层

Docker支持扩展现有镜像，创建新的镜像。新镜像是从base镜像一层一层叠加生成的。

例如：

  1. # Version: 0.0.1
  2. FROM debian  # 直接在debain base镜像上构建
  3. MAINTAINER mylinux
  4. RUN apt-get update && apt-get install -y emacs # 安装emacs
  5. RUN apt-get install -y apache2 # 安装apache2
  6. CMD ["/bin/bash"] # 容器启动时运行bash

镜像创建过程：

layer03.png

镜像分层的优势

镜像分层的一个最大好处就是共享资源，方便复制迁移，方便复用。

容器层

当容器启动时，一个新的可写层将被加载到镜像的顶部，这一层通常被称为容器层，容器层之下的都叫镜像层。

所有对容器的改动，无论添加、删除、还是修改文件都只会发生在容器层中。

只有容器层是可写的，容器层下面的所有镜像层都是只读的。

如图：
layer04.jpg