docker笔记10-镜像原理

镜像是什么

    镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，用来打包软件运行的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、运行时的库、环境变量和配置文件。

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，同时可以将不同的目录挂载到同一个虚拟文件系统下。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），可以制作各种的应用镜像。

    特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看来，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

    例如：

[root@t-docker chenzx]# ls dir1a.txt  b.txt[root@t-docker chenzx]# ls dir2c.txt d.txt把dir1和dir2挂载到dir目录下，最终两个目录内容会显示在一个目录下：[root@t-docker chenzx]# ls dira.txt  b.txt    c.txt d.txt

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联合文件系统(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镜像的最底层就是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，包含的就是典型的linux系统中的/dev/,/proc,/bin，/etc/等标准目录和文件。rootfs就是各种不同操作系统发行版，比如ubuntu,centos等。

    画外音：ubuntu和centos的内核相同，只是rootfs布局不一样而已。

    平时我们安装虚拟机的centos都是好几个G，为什么docker这里才200M？

[root@t-docker chenzx]# docker imagesREPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZEcentos              latest              5182e96772bf        3 weeks ago         200MB

    对一个精简的os，rootfs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，因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供rootfs就行了。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。

    画外音：docker为什么快，就是因为共有宿主机的内核。

    以我们的pull为例，在下载的过程中，我们可以看到docker的镜像好像是在一层一层的下载。

    好了，有了上面分层的概念后，我们思考一个问题，为什么tomcat的镜像比centos镜像还大？

[root@t-docker chenzx]# docker imagesREPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZEtomcat              latest              690cb3b9c7d1        7 days ago          463MBcentos              latest              5182e96772bf        3 weeks ago         200MB

    这是因为Tomcat的镜像是由kernel、centos、jdk8、tomcat组成，所以比centos镜像大。

    为什么docker镜像要采用这种分层结构呢？

    一句话，分层最大的好处是：共享资源。

    比如，有多个镜像都是从相同的base镜像构建而来，那么宿主机只需要在磁盘上保存一份base镜像，同时内存中也只需要加载一份base镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

    镜像的特点：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。这一层被称为容器层，容器层之下的层都是镜像层。