Docker镜像

1、Docker镜像概述

1.1 什么是Docker镜像？

Docker镜像是一种轻量级，可执行的独立软件包，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的程序，它包含运行某个程序所需要所有内容，包括代码、库文件、环境变量和配置文件。

简单来说Docker镜像就好比是一个模板，可以通过这个模板来创建容器服务；一个镜像可以创建多个容器（程序运行在容器中）。

image_to_container.png

1.2 Docker镜像获取方式

  • 从远程仓库下载
  • 朋友拷贝给你
  • 自己制作docker镜像（DockerFile）

2、Docker镜像详解

2.1 UnionFS（联合文件系统）

UnionFS（联合文件系统）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一层的叠加，同时可以将不同的文件系统挂载到同一个虚拟文件系统下。UnionFS（联合文件系统）是Docker镜像的基础，镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像可以制作各种应用镜像。

UnionFS（联合文件系统）特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，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。

UnionFS.png

2.2 基于联合文件系统的镜像分层

Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，使用层级的文件系统UnionFS。

docker_image.png

典型的Linux文件系统由bootfs和rootfs两部分组成。

  • 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Linux系统中的/dev, /proc, /bin, /etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如：Centos、Ubuntu等等。

这里也解释了为什么虚拟机占用空间非常大通常以G为单位，为什么docker这里才几十上百M？

  • 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，因为底层直接用Host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。

基于联合文件系统的镜像分层工作原理：
UnionFS_image.png

基于联合文件系统的镜像分层优缺点：

优点：

  • 便于镜像的修改。
  • 有助于共享资源。具有相同环境的应用程序的镜像共享同一个环境镜像，不需要每个镜像都创建一个底层环境，运行时也只需要加载同一个底层环境。

不足：

  • 会导致镜像的层数越来越多，而联合文件系统所允许的层数是有限的。
  • 当需要修改大文件时，以文件为粒度的写时拷贝需要复制整个大文件进行修改，会影响操作效率。
  • 一些上层的镜像都基于相同的底层基础镜像，一旦基础镜像需要修改，而基于它的上层镜像如果是通过容器生成的，则维护工作量会变得相当大。
  • 镜像的使用者无法对镜像进行审计，存在一定的安全隐患。

2.3 基于Dockerfile文件的镜像分层

为克服镜像分层方式的不足，Docker推荐选择Dockerfile文件逐层构建镜像。

大多数Docker镜像都是在其他镜像的基础上逐层建立起来的。Dockerfile文件在构建镜像时每一层都由镜像的Dockerfile指令所决定。除了最后一层，每层都是只读的。

FROM centos:7
RUN yum -y install vim
CMD ["/bin/bash"]

2.4 Docker镜像为什么分层？

镜像分层最大的一个好处就是共享资源。

比如说有多个镜像都从相同的底层镜像构建而来，那么Docker Host只需保存一份底层镜像；同时运行时内存中也只需加载一份底层镜像，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。

image_layered.png

容器在运行时也用到了镜像分层技术。

如果多个容器使用同一份基础镜像启动，当某个容器修改了基础镜像的内容，比如/etc下的文件，这时镜像和其他容器的/etc是不会被修改的，修改只会被限制在单个容器内。这就是容器Copy-on-Write特性。

Docker镜像都是只读的，当容器加载镜像启动时，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”。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。

image_run.png

3、Docker镜像管理命令

docker search 镜像名	//从docker仓库中搜索镜像
示例：
[root@localhost ~]# docker search nginx
.......略.........

NAME			//镜像仓库源的名称
DESCRIPTION		//表示该镜像的功能
STARS			//表示下载热度
OFFICIAL		//是否docker官方发布
AUTOMATED		//自动构建

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docker pull 镜像名	//从docker仓库中下载镜像
示例：
[root@localhost ~]# docker pull nginx
.....略.....

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docker images [镜像名] 	//查看本地主机上的所有/指定镜像
选项：
-a 			//列出本地所有的镜像；
--digests 		//显示镜像的摘要信息；
-q 			//只显示镜像ID。

示例：
[root@localhost ~]$ docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED       SIZE
nginx        latest    62d49f9bab67   13 days ago   133MB

REPOSITORY    		//镜像的仓库源
TAG           		//镜像标签
IMAGE ID      		//镜像ID
CREATED       		//镜像创建时间
SIZE          		//镜像大小

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docker inspect 镜像名:标签	//获取镜像的详细信息
示例：
[root@localhost ~]# docker inspect nginx:latest
........略..........

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docker tag 镜像名:标签 新镜像名:新标签	//添加镜像标签，类似于别名
示例：
[root@localhost ~]# docker tag nginx:latest nginx:web2.1

[root@localhost ~]# docker images 
REPOSITORY    TAG       IMAGE ID       CREATED       SIZE
nginx         latest    62d49f9bab67   13 days ago   133MB
nginx         web2.1    62d49f9bab67   13 days ago   133MB

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docker rmi 镜像名:标签	//删除镜像
选项：
-f			//强制删除

示例：
[root@localhost ~]# docker rmi nginx:web2.1

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docker save -o 文件名 镜像名:标签	//导出镜像
示例：
[root@localhost ~]# docker save -o /tmp/nginx nginx:latest 
[root@localhost ~]#ls
nginx

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docker load < 文件名	//载入镜像
示例：
[root@localhost ~]# docker load < /tmp/nginx

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docker push 镜像仓库源的名称:标签		//上传镜像到公有仓库（必须要有docker官方账号，且创建属于自己的仓库）
示例：
[root@localhost ~]# docker login
Username: strongzz
password: 密码

//需要先将要上传的镜像名称修改为自己镜像仓库源的名称，一般公司会使用私有仓库
docker push strongzz/test:123