Docker镜像讲解

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Docker镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，用于打包软件运行环境及基于此环境开发的软件。它包含了软件运行所需的所有内容，包括代码、库、环境变量、配置文件和运行时环境等。所有的应用程序都可以直接打包成Docker镜像，然后通过镜像创建容器并运行。

如何获取镜像：

你可以从远程仓库（如docker hub或阿里云镜像仓库）下载镜像，也可以由朋友拷贝给你，或者自己通过Dockerfile制作一个镜像。还可以通过对已有镜像的容器进行修改（或不修改），然后使用Commit命令提交一个新的镜像。

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称为UnionFS。bootfs（boot file system）主要包含bootloader和kernel，其中bootloader用于引导加载kernel。Linux启动时会加载bootfs文件系统，这是在Docker镜像的最底层。这一层与典型的Linux/Unix系统类似，包含boot加载器和内核。当boot加载完成后，整个内核会在内存中运行，此时内存的控制权从bootfs转移到内核，系统也会卸载bootfs。

rootfs（root file system）位于bootfs之上，包含典型Linux系统中的标准目录和文件，如/dev, /proc, /bin, /etc等。rootfs代表了各种不同的操作系统发行版，例如Ubuntu和Centos等。

第一张图展示了仅包含bootfs和rootfs的基础镜像。如果要创建一个emacs环境的镜像，就在这个基础上添加一层emacs镜像，如图二所示。如果再添加一个Apache环境，就在图二的基础上再加一层apache镜像，如图三所示。图中每一层镜像都可以被复用。

对于一个精简的操作系统，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序库，因为它可以直接使用宿主机的kernel，只需提供rootfs即可。因此，不同的Linux发行版虽然bootfs基本一致，但rootfs会有差异，所以不同的发行版可以共享bootfs。

分层下载的理解：

当我们下载一个镜像时，可以观察到它是一层层下载的，而且对于已经重复的文件，不会再次下载。

思考：为什么Docker要采用分层下载的方式呢？

所有Docker镜像都从一个基础镜像层开始。当进行修改或添加新内容时，会在当前镜像层之上创建新的镜像层。

举个简单的例子，假设基于Ubuntu Linux 16.04创建一个新镜像，这就是新镜像的第一层；如果在该镜像中添加Python包，就会基于基础镜像层创建第二个镜像层；如果继续添加一个安全补丁，就会创建第三个镜像层。

当前镜像已经包含三个镜像层，如下图所示（这只是一个用于演示的简单例子）。

在添加额外镜像层的同时，镜像始终保持为当前所有镜像层的组合，理解这一点非常重要。下图中展示了一个简单的例子，每个镜像层包含三个文件，而整体的大镜像包含了来自两个镜像层的六个文件。

上图中的镜像层与之前的图略有不同，主要是为了便于展示文件。

下图展示了一个稍微复杂的三层镜像，从外部来看，整个镜像只有六个文件，因为最上层的文件7是文件5的一个更新版本。

在这种情况下，上层镜像层的文件会覆盖底层镜像层的文件。这样，文件的更新版本作为一个新镜像层添加到镜像中。

Docker通过存储引擎（新版本采用快照机制）来实现镜像层堆栈，并确保多镜像层对外展示为一个统一的文件系统。

在Linux上可用的存储引擎包括AUFS、Overlay2、Device Mapper、Btrfs以及ZFS。每种存储引擎都基于Linux中对应的文件系统或块设备技术，并且每种都有其独特的性能特点。

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（Copy-on-Write）。

特点：

Docker镜像都是只读的。当用镜像创建容器并启动时，实际上是在原镜像之上新建了一层可写层，这层称为容器层，容器层之下的称为镜像层。

commit镜像：

commit命令用于从容器创建一个新的镜像，其具体操作命令如下：

docker commit 提交容器成为一个镜像
docker commit -a="作者名" -m="提交的描述信息" 容器id 镜像名称[:tag]

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