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docker镜像，就可以直接跑起来。
如何到镜像：

  • 从远程仓库下载
  • 朋友拷贝
  • 自己制作一个镜像DockerFile

    Docker镜像加载原理

    UnionFS(联合文件系统)

    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。
    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。
    虚拟机分钟级别启动，容器是秒级！

    分层的镜像

    当我们下载一个镜像时，我们可以观察到，是一层层的下载，而且有些已经重复的文件，不会再额外下载。
    image.png
    思考：为什么Docker要分层下载呢？
    最大的好处,我觉得莫过于是资源共享了，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.
    查看镜像的分层的方式可以通过 docker image inspect 命令
    1. docker image inspect redis:latest
    image.png

    分成理解

    所有的Docker镜像都起始与一个基础镜像，当进行修改或者增加新的内容的时候，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，这就是镜像的第一层；如果在该镜像中添加python包，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)
    Docker镜像讲解 - 图3
    在添加额外的镜像层的同时，镜像始终保持的是当前所有的镜像组合，理解这一点非常重要,下图中举例一个简单的例子，每一个镜像层包含了3个文件，而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。
    Docker镜像讲解 - 图4
    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，这里因为最上层的文件7是文件5的一个更新版本.
    Docker镜像讲解 - 图5
    这种情况下,上层镜像层中的文件覆盖了底层镜像层中的文件.这样就是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(新版本采用快照机制)的方式来实现镜像层的堆栈,并保证多镜像层对展示为统一的文件系统.
    Linux上可用的存储引擎有AUFS.Oevice Mapper,Btrfs以及ZFS.顾名思义,每种存储引擎都是基于Linux中对应的文件系统或者块设备技术,并且每一种存储引擎都有其独有的性能特点.
    Docker在windows上支持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.
    Docker镜像讲解 - 图6

    分层特点

    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层 ！
    这一层就是我们通常所说的容器层，容器之下的都叫镜像层 ！
    Docker镜像讲解 - 图7
    如何提交一个自己的镜像

    commit镜像

    ```shell docker commit　提交容器成为一个新的副本

命令和git原理类似

docker commit -m=”提交的描述信息” -a=”作者” 容器id 目标镜像名:[TAG]

  1. ```shell
  2. #1.启动一个默认的tomcat
  3. [root@localhost ~]# systemctl start docker
  4. [root@localhost ~]# docker images
  5. REPOSITORY    TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
  6. hello-world   latest    d1165f221234   13 days ago    13.3kB
  7. tomcat        latest    040bdb29ab37   2 months ago   649MB
  8. nginx         latest    f6d0b4767a6c   2 months ago   133MB
  9. centos        latest    300e315adb2f   3 months ago   209MB
  10. [root@localhost ~]# docker run -it -p 8080:8080 tomcat
  12. #前端界面
  13. Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
  14. Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
  15. Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
  16. Using JRE_HOME:        /usr/local/openjdk-11
  17. Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
  18. Using CATALINA_OPTS:
  20. #另启一个终端
  21. [root@localhost ~]# docker ps
  22. CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND             CREATED         STATUS         PORTS                    NAMES
  23. 264bb068855e   tomcat    "catalina.sh run"   9 seconds ago   Up 6 seconds   0.0.0.0:8080->8080/tcp   quizzical_panini
  24. [root@localhost ~]# docker exec -it 264bb068855e /bin/bash
  26. #2.发现这个默认的tomcat,是没有webapps应用,镜像的原因,官方的镜像默认 webapps下面是没有文件的!
  27. #3.需要自己拷贝基本的文件
  28. root@264bb068855e:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps
  29. root@264bb068855e:/usr/local/tomcat# cd webapps
  30. root@264bb068855e:/usr/local/tomcat/webapps# ls
  31. ROOT  docs  examples  host-manager  manager
  33. #4.将我们操作过的容器通过commit提交为一个镜像!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
  34. [root@localhost ~]# docker ps
  35. CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND             CREATED         STATUS         PORTS                    NAMES
  36. 0e8091b58b59   tomcat    "catalina.sh run"   7 seconds ago   Up 2 seconds   0.0.0.0:8080->8080/tcp   clever_haslett
  38. [root@localhost ~]# docker commit -a="caichuanqi" -m="add webapps app" 0e8091b58b59 tomcat01:1.0
  39. sha256:cdc47d2d86e79690c86d9699a98379fddf9dae2dce4daaaa5dfc8606bf7fec2d
  40. [root@localhost ~]# docker images
  41. REPOSITORY    TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
  42. tomcat01      1.0       cdc47d2d86e7   9 seconds ago   649MB
  43. hello-world   latest    d1165f221234   13 days ago     13.3kB
  44. tomcat        latest    040bdb29ab37   2 months ago    649MB
  45. nginx         latest    f6d0b4767a6c   2 months ago    133MB
  46. centos        latest    300e315adb2f   3 months ago    209MB

image.png
学习方式说明:理解概念，但是一定要实践,最后实践和理论相结合一次搞定这个知识
如果你想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，就好比我们以前学习VM时候得快照；
到了这里才是入门docker!认证吸收练习！

docker 架构 (文件系统, 层, 容器)

按照docker官网上的说法，docker的文件系统分为两层:bootfs和rootfs
Docker镜像讲解 - 图9
bootfs包含了bootloader和linux内核。用户是不能对这层作任何修改的。在内核启动之后，bootfs实际上会unmount掉。rootfs则包含了一般系统上的常见目录结构，类似于/dev, /proc, /bin等等以及一些基本的文件和命令。 上图中，aufs (advanced multi layered unification filesystem),是一种可堆叠的文件系统。
对于linux上不同版本的问题，docker可以同时运行多个rootfs.
Docker镜像讲解 - 图10
Docker的文件系统是分层的，它的rootfs在mount之后会转为只读模式。 Docker在它上面添加一个新的文件系统，来达成它的只读。事实上，从下图中，我们能看到多个只读的文件系统，Docker中把他们称为 层。image是只读的，container部分则是可写的。如果用户想要修改底层只读层上的文件，这个文件就会被先拷贝到上层，修改后驻留在上层，并屏蔽原有的下层文件。
Docker镜像讲解 - 图11
最后一部分是容器(container)， 容器是可读写的。在系统启动时，Docker会首先一层一层的加载image，直到最先面的base image。而这些image都是只读的。最后，在最上层添加可读写的一个容器， 这里存放着诸如unique id，网络配置之类的信息。既然是可读写的，就会有状态。容器共有两种状态：running 和 exited. 用户也可以用docker commit 命令将一个容器压制为image，供后续使用。
Docker镜像讲解 - 图12