Docker - 8. Docker镜像底层原理

news2025/2/23 13:23:56

1. 镜像是什么

2. UnionFS 联合文件系统

3. Docker镜像加载原理

4. Docker 容器和镜像的底层关系

5. Docker 镜像 commit 操作案例

1. 镜像是什么

Docker 镜像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。镜像在构建之后其内容不会被改变。

2. UnionFS 联合文件系统

定义：UnionFS 是 Docker 镜像的基础，本质是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统。

特点：

[1] 它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加。

[2] 可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。

[3] 镜像构建时，会一层层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变，后一层上的任何改变只发生在自己这一层。分层存储使得镜像的复用、定制变的更为容易。

[4] 比如当用户想要将 tomcat 升级到新版本时，不用重新建立新镜像，只需要添加新层即可。还比如要删除前一层文件的操作，实际不是真的删除前一层的文件，而是将当前层标记为文件已删除。

3. Docker镜像加载原理

[1] Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统是 UnionFS。

[2] Docker的底层是bootfs，主要包含主要有含 bootloader 和 kernal。bootloader 主要是引导加载 kernel，Linux 刚启动时会加裁 bootfs 文件系统，在 Docker 镜像的最底层是引导文件系统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。

[3] rootfs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就是各利不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等。

[4] docker安装的centos仅包含几十兆是由于对于一个简易的os，底层直接用主机的kernel，自己只需要提供 rootfs 即可。因此对于不同linux的发行版,bootfs基本是一致的，只是rootfs会有差别。

4. Docker 容器和镜像的底层关系

[1] 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”。

[2] 容器层之下都是镜像层，所有对容器的改动，无论是添加删除还是修改都只会发生在容器层里

[3] 只有容器层是可写的，容器层下面的镜像层都是可读的。

5. Docker 镜像 commit 操作案例

案例：如果我们要在原始镜像基础上修改镜像，修改之后如何提交？

语法：docker commit -m=“提交的描述信息” -a="作者" 容器id 要创建的目标镜像名称: [标签名]

具体实例：基于从远程仓库pull下来的ubuntu镜像，添加vim命令后，重新打一个新的镜像提交。

docker images    # 查看当前镜像，其中ubuntu镜像只有77.8M
docker run -it ubuntu /bin/bash    # 进入ubuntu镜像创建的容器
vim a.txt       # 此时容器内找不到vim命令

apt-get update    # 更新包管理工具 
apt-get install vim    # 安装vim

# 注意要先退出容器，然后执行该命令。其中 386525a77949 为容器id，非镜像id
docker commit -m="add vim" -a="wmq" 386525a77949 ubuntu_addvim:20230203 

# 运行上述语句后，查看生成镜像，可看到增加了 ubuntu_addvim镜像 
docker images