『現學現忘』Docker基礎 — 25、Docker映象講解

繁華似錦Fighting發表於2022-03-17
Docker

目錄

1、映象是什麼

映象是一種輕量級、可執行的獨立軟體包，用來打包軟體執行環境和基於執行環境開發的軟體，它包含執行某個軟體所需的所有內容，包括程式碼、執行時環境、庫、環境變數和配置檔案。

即：所有的應用，直接打包成Docker映象，就可以直接跑起來！

2、Docker映象獲取的方式

  1. 從倉庫中拉取映象（docker pull）。
  2. 從本地檔案中載入映象（docker load）。
  3. 由容器生成新的映象（docker commit）。
  4. 自己構建新的映象（docker build）。

3、Docker映象載入原理

（1）UnionFS（聯合檔案系統）

  • Union檔案系統（UnionFS）是一種分層、輕量級並且高效能的檔案系統，它支援對檔案系統的修改作為一次提交，來一層層的疊加。
  • 同時可以將不同目錄，掛載到同一個虛擬檔案系統下（unite several directories into a single virtual filesystem）。
  • Union檔案系統是Docker映象的基礎。
  • 映象可以通過分層來進行繼承，基於基礎映象（沒有父映象概念），可以製作各種具體的應用映象。

總結：一次同時載入多個檔案系統，但從外面看起來，只能看到一個檔案系統，聯合載入會把各層檔案系統疊加起來，這樣最終的檔案系統會包含所有底層的檔案和目錄。

我們下載映象的時候，看到的一層層就是這個，如下：

[root@192 /]# docker pull redis
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/redis
a076a628af6f: Already exists # 本地種已存在基礎映象
f40dd07fe7be: Pull complete  # 一層一層下載
ce21c8a3dbee: Pull complete  # 一層一層疊加
ee99c35818f8: Pull complete 
56b9a72e68ff: Pull complete 
3f703e7f380f: Pull complete 
Digest: sha256:0f97c1c9daf5b69b93390ccbe8d3e2971617ec4801fd0882c72bf7cad3a13494
Status: Downloaded newer image for redis:latest
docker.io/library/redis:latest

所以這種UnionFS（聯合檔案系統）來管理映象是非常高效和節省空間的。

（2）Docker映象載入原理

Docker的映象實際上由一層一層的檔案系統組成，這種層級的檔案系統UnionFS（聯合檔案系統）。

分為兩個部分：

  • bootfs（boot file system）：主要包含bootloader和kernel（Linux核心），bootloader主要是引導載入kernel，Linux剛啟動時會載入bootfs檔案系統，而在Docker映象的最底層也是bootfs這一層，這與我們典型的Linux/Unix系統是一樣的，包含boot載入器和核心。當boot載入完成之後，整個核心就都在記憶體中了，此時記憶體的使用權已由bootfs轉交給核心，此時系統也會解除安裝bootfs。
    即：系統啟動時需要的引導載入，這個過程會需要一定時間。就是黑屏到開機之間的這麼一個過程。電腦、虛擬機器、Docker容器啟動都需要的過程。在說回映象，所以這一部分，無論是什麼映象都是公用的。
  • rootfs（root file system）：rootfs在bootfs之上。包含的就是典型Linux系統中的/dev，/proc，/bin，/etc等標準目錄和檔案。rootfs就是各種不同的作業系統發行版，比如Ubuntu，CentOS等等。
    即：映象啟動之後的一個小的底層系統，這就是我們之前所說的，容器就是一個小的虛擬機器環境，比如Ubuntu，CentOS等，這個小的虛擬機器環境就相當於rootfs。

bootfs和rootfs關係如下圖：

image

平時我們安裝進虛擬機器的CentOS系統都是好幾個G，為什麼Docker這裡才200M？

如下：

[root@192 /]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
centos                latest    300e315adb2f   3 months ago   209MB

對於一個精簡的OS系統，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程式庫就可以了，因為底層直接用Host（宿主機）的kernel（也就是宿主機或者伺服器的boosfs+核心），自己只需要提供rootfs就可以了。

由此可見對於不同的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部分。

這就是我們之前說：虛擬機器的啟動是分鐘級的，容器的啟動是秒級的。

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