docker 10 docker的镜像原理

镜像是什么？

镜像是一个轻量级，可执行的软件包，用来打包运行环境和基于运行环境开发的软件包，它包含某个软件运行环境的所有内容。包括代码，运行时的库，配置文件和环境变量

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 dir1
a.txt  b.txt
[root@t-docker chenzx]# ls dir2
c.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 dir
a.txt  b.txt    c.txt d.txt

Docker镜像加载原理

docker镜像实际上是由一层一层文件系统组成，这种层级文件系统称为联合文件系统UnionFS

bootfs （boot file system）主要包括bootloader和kernel，BootLoader主要负责加载kernel。linux系统刚启动的时候会加载bootfs文件系统，在docker镜像最底层就是bootfs。这一层与我们典型的linux、unix系统一样，包括boot加载器和内核。当boot加载完成后，整个内核就都在内存当中了。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。

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，当kernel被加载到内存中后 bootfs就被umount了。 rootfs (root file system) 包含的就是典型 Linux 系统中的/dev，/proc，/bin，/etc等标准目录和文件

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才200M？

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

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。