docker筆記10-鏡像原理

鏡像是什么

    鏡像是一種輕量級、可執行的獨立軟件包， 用來打包軟件運行的環境和基于運行環境開發的軟件 ，它包含運行某個軟件所需要的所有內容，包括代碼、運行時的庫、環境變量和配置文件。

UnionFS（聯合文件系統）

    UnionFS（聯合文件系統）：union文件系統（unionFS）是一種分層、輕量級并且高性能的文件系統，它支持 對文件系統的修改作為一次提交來一層層的疊加 ，同時可以將不同的目錄掛載到同一個虛擬文件系統下。union文件系統是docker鏡像的基礎。鏡像可以通過分層來進行繼承。基于基礎鏡像（沒有父鏡像），可以制作各種的應用鏡像。

    特性：一次同時加載多個文件系統，但從外面看來，只能看到一個文件系統，聯合加載會把各層文件系統疊加起來，這樣最終的文件系統會包含所有底層的文件和目錄

    例如：

[root@t-docker chenzx]# ls dir1
a.txt  b.txt
[root@t-docker chenzx]# ls dir2
c.txt d.txt
把dir1和dir2掛載到dir目錄下，最終兩個目錄內容會顯示在一個目錄下：
[root@t-docker chenzx]# ls dir
a.txt  b.txt    c.txt d.txt

Docker鏡像加載原理

    docker的鏡像實際上由一層一層的文件系統組成，這種層級的文件系統稱為聯合文件系統(unionFS)。

    bootfs（boot file system）主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引導加載kernel，linux剛啟動時會加載bootfs文件系統， 在docker鏡像的最底層就是bootfs 。這一層與我們典型的linux/unix系統是一樣的，包含boot加載器和內核。當boot加載完成之后，整個內核就都在內存中了。此時內存的使用權已由bootfs轉交給內核，此時系統也會卸載bootfs。

    rootfs（root file system），在bootfs之上，包含的就是典型的linux系統中的/dev/,/proc,/bin，/etc/等標準目錄和文件。rootfs就是各種不同操作系統發行版，比如ubuntu,centos等。

    畫外音：ubuntu和centos的內核相同，只是rootfs布局不一樣而已。

    平時我們安裝虛擬機的centos都是好幾個G，為什么docker這里才200M？

[root@t-docker chenzx]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
centos              latest              5182e96772bf        3 weeks ago         200MB

    對一個精簡的os，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序庫就可以了，因為底層直接用宿主機的kernel，自己只需要提供rootfs就行了。由此可見，對于不同的linux發行版，bootfs基本是一致的，rootfs會有差別，因此不同的發行版可以公用bootfs。

    畫外音：docker為什么快，就是因為共有宿主機的內核。

    以我們的pull為例，在下載的過程中，我們可以看到docker的鏡像好像是在一層一層的下載。

    好了，有了上面分層的概念后，我們思考一個問題，為什么tomcat的鏡像比centos鏡像還大？

[root@t-docker chenzx]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
tomcat              latest              690cb3b9c7d1        7 days ago          463MB
centos              latest              5182e96772bf        3 weeks ago         200MB

    這是因為Tomcat的鏡像是由kernel、centos、jdk8、tomcat組成，所以比centos鏡像大。

    為什么docker鏡像要采用這種分層結構呢？

    一句話， 分層最大的好處是：共享資源 。

    比如，有多個鏡像都是從相同的base鏡像構建而來，那么宿主機只需要在磁盤上保存一份base鏡像，同時內存中也只需要加載一份base鏡像，就可以為所有容器服務了。而且鏡像的每一層都可以被共享。

    鏡像的特點： 鏡像都是只讀的。當容器啟動時，一個新的可寫層被加載到鏡像的頂部。這一層被稱為容器層，容器層之下的層都是鏡像層。