架构师修炼之微服务部署 - 深入理解Docker镜像

镜像简介

它是一个创建Docker 容器的只读模板，通过DockerFile可以自定义镜像。

它也是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

Dockerfile简介

Dockerfile是一个文本文件，其内包含了创建镜像(image)所需要的所有指令(Instruction)。使用docker build有序的执行文件中每一条指令，每一条指令构建一层，构建的层通过UnionFS组合起来形成一个只读的镜像。

UnionFS简介

它是一个Linux和FreeBSD的文件系统服务。通过它可以将多个不同文件系统（含文件或者目录）组合形成一个虚拟的文件系统。

比如: test1和test2两个文件夹，各个文件夹下有各自的文件。

test1/n
test1/b
test2/l
test2/f

通过UnionFS虚拟成test文件夹之后,表面上会变成如下样子。

test/n
test/b
test/l
test/f

它有一个很重要的特性：Copy on write

比如：把changed、test1、test2三个文件夹虚拟组合成test文件夹。虚拟组合时指定changed读写权限、test1与test2只读权限。

├── changed
├── test
│   ├── n
│   ├── b
│   ├── l
│   └── f
├── test1
│   ├── n
│   └── b
└── test2
    ├── l
    └── f

如果对 test/f 文件进行修改，将会复制 f 文件到具备读写权限的changed文件夹，而原始的 test2/f 不会更新。

├── changed
│   └── f  #复制创建
├── test
│   ├── n
│   ├── b
│   ├── l
│   └── f  #更新
├── test1
│   ├── n
│   └── b
└── test2
    ├── l
    └── f  #不更新

镜像与容器关系

使用UnionFS与Copy on write特性之后，容器与镜像的关系如下：

只读镜像层的数据更新时，就会复制数据到可读写操作的容器层。这个复制处理的具体操作依赖系统选择的Storage Driver。

Storage Driver列表：

• overlay2, overlay
• aufs
• btrfs
• devicemapper
• vfs
• zfs

由上可以知道，由于共用了只读镜像层，从而缩小了容器的大小，加快了启动速度。

镜像内部分层结构

举个例子看看镜像里头分层情况。

第一步：创建DockerFile，内容如下

FROM centos:7

执行docker build：

D:\docker\00-basic>docker build -t centos7 .
Sending build context to Docker daemon  2.048kB
Step 1/1 : FROM centos:7
7: Pulling from library/centos
ab5ef0e58194: Pull complete                                                                                                                   Digest: sha256:4a701376d03f6b39b8c2a8f4a8e499441b0d567f9ab9d58e4991de4472fb813c
Status: Downloaded newer image for centos:7
 ---> 5e35e350aded
Successfully built 5e35e350aded
Successfully tagged centos7:latest
SECURITY WARNING: You are building a Docker image from Windows against a non-Windows Docker host. All files and directories added to build context will have '-rwxr-xr-x' permissions. It is recommended to double check and reset permissions for sensitive files and directories.

查看镜像分层构造：

D:\docker\00-basic>docker history centos7
IMAGE               CREATED             CREATED BY                                      SIZE                COMMENT
5e35e350aded        5 months ago        /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/bash"]            0B
<missing>           5 months ago        /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.label-schema.sc…   0B
<missing>           5 months ago        /bin/sh -c #(nop) ADD file:45a381049c52b5664…   203MB

第二步：修改DockerFile内容如下。

FROM centos:7
RUN echo "Hello world" > /tmp/newfile

执行docker build：

D:\docker\00-basic>docker build -t centos7 .
Sending build context to Docker daemon  2.048kB
Step 1/2 : FROM centos:7
 ---> 5e35e350aded
Step 2/2 : RUN echo "Hello world" > /tmp/newfile
 ---> Running in 8bd61ed2d5e7
Removing intermediate container 8bd61ed2d5e7
 ---> cdbbf869ca90
Successfully built cdbbf869ca90
Successfully tagged centos7:latest
SECURITY WARNING: You are building a Docker image from Windows against a non-Windows Docker host. All files and directories added to build context will have '-rwxr-xr-x' permissions. It is recommended to double check and reset permissions for sensitive files and directories.

查看镜像分层构造：

D:\docker\00-basic>docker history centos7
IMAGE               CREATED              CREATED BY                                      SIZE                COMMENT
cdbbf869ca90        About a minute ago   /bin/sh -c echo "Hello world" > /tmp/newfile    12B
5e35e350aded        5 months ago         /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/bash"]            0B
<missing>           5 months ago         /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.label-schema.sc…   0B
<missing>           5 months ago         /bin/sh -c #(nop) ADD file:45a381049c52b5664…   203MB

对比两次的分层结构，就可以知道第二步只在第一步的基础上加了一个12B的分层。

从而可以推导出：Docker 为了加速镜像构建、重复利用资源，会利用这些中间层镜像。

镜像优化

知道镜像内部分层之后，我们就可以做一些处理来优化我们的镜像。

1. 由于镜像每层是只读的，构建之后无法改变。所以在构建这一层时创建的临时文件，也需要在这一层进行删除，后续层中做的删除只是表面效果。

优化前：

FROM ubuntu:18.04
RUN apt-get update
RUN apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

优化后：

FROM ubuntu:18.04
RUN apt-get update && apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

1. 对于已经没有任何依赖的中间层镜像进行删除。