六、Docker镜像原理

深藏阁楼爱情的钟 2022-04-01 02:39 261阅读 0赞

#                         Docker镜像原理 #

### 1、常用概念解释 ###

**Dockfile是什么?(创建docker镜像的一种脚本)**

Dockfile是一种被Docker程序解释的脚本，Dockerfile由一条一条的指令组成，每条指令对应Linux下面的一条命令。Docker程序将这些Dockerfile指令翻译真正的Linux命令。Dockerfile有自己书写格式和支持的命令，Docker程序解决这些命令间的依赖关系，类似于Makefile。Docker程序将读取Dockerfile，根据指令生成定制的image。相比image这种黑盒子，Dockerfile这种显而易见的脚本更容易被使用者接受，它明确的表明image是怎么产生的。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成image即可，省去了敲命令的麻烦。

**base 镜像是什么？（一个空的镜像，通过编辑这个镜像产生新的镜像）**  
      Docker 支持通过扩展现有镜像，创建新的镜像。实际上，Docker Hub 中 99% 的镜像都是通过在 base 镜像中安装和配置需要的软件构建出来的。

### 2、base 镜像 ###

Linux 操作系统由内核空间和用户空间组成，如下图所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70]

内核空间是 kernel:  Linux 刚启动时会加载 bootfs 文件系统，之后 bootfs 会被卸载掉。
    
    用户空间的文件系统是 rootfs: 包含我们熟悉的 /dev, /proc, /bin 等目录。

base 镜像来说，底层直接用 Host 的 kernel，自己只需要提供 rootfs 就行了。

而对于一个精简的 OS，rootfs 可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了。相比其他 Linux 发行版，CentOS 的 rootfs 已经算臃肿的了，alpine 还不到 10MB。

我们平时安装的 CentOS 除了 rootfs 还会选装很多软件、服务、图形桌面等，需要好几个 GB 就不足为奇了。

### 3、镜像的分层结构 ###

**Docker 支持通过扩展现有镜像，创建新的镜像。**

实际上，Docker Hub 中 99% 的镜像都是通过在 base 镜像中安装和配置需要的软件构建出来的。比如我们现在构建一个新的镜像，Dockerfile 如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

① 新镜像不再是从 scratch 开始，而是直接在 Debian base 镜像上构建。  
② 安装 emacs 编辑器。  
③ 安装 apache2。  
④ 容器启动时运行 bash。

**构建过程如下图所示：**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

可以看到，新镜像是从 base 镜像一层一层叠加生成的。每安装一个软件，就在现有镜像的基础上增加一层。

问什么 Docker 镜像要采用这种分层结构呢？  
最大的一个好处就是 - 共享资源。

比如：有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么 Docker Host 只需在磁盘上保存一份 base 镜像；同时内存中也只需加载一份 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。

这时可能就有人会问了：如果多个容器共享一份基础镜像，当某个容器修改了基础镜像的内容，比如 /etc 下的文件，这时其他容器的 /etc 是否也会被修改？  
答案：不会！因为修改会被限制在单个容器内。

### 4、容器的可写层 ###

当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]**所有对容器的改动 - 无论添加、删除、还是修改文件都只会发生在容器层中。  
只有容器层是可写的，容器层下面的所有镜像层都是只读的。**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center][]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220401/561249683a58478191ac058c38b28d05.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220401/1ba9de95a4b84e99930ca431e3c0b8ae.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220401/9342ef1ecb6e4988aafbd31e17432b93.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220401/81c94c306a024208b1fdae419a404933.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25ld2JpZV85MDc0ODY4NTI_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20220401/f9ade0e68b5842f5896b77c5da254ec8.png