一、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。
  • 所有的应用，直接打包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

      二、Docker镜像加载原理

      1、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

  • 我们下载镜像的时候看到的一层层就是这个

    2、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。

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  • 平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G，为什么Docker这里才200M？

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  • 对于一个精简的OS，RootfFS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。

    3、分层理解

    （1）分层的镜像

  • 我们可以去下载一个镜像，注意观察下载的日志输出，可以看到是一层一层的在下载！

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  • 思考：为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢？
  • 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，且镜像的每一层都可以被共享。
  • 查看镜像分层的方式可以通过**docker image inspect**命令！

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（2）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 Linux 16.04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（这只是一个用于演示的很简单的例子）

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  • 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的组合，理解这一点点常重要。 图中举了一个简单的例子，每个镜像包含3个文件，而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。

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  • 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，这是因为最上层中的文件7是文件5的一个更新版本。

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  • 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,，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[1]。
  • 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。

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（3）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！

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