Docker|Docker第四篇【Docker镜像原理、commit镜像】 linux|docker

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镜像是一种轻量级、可执行的独立软件保，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，他包含运行某个软件所需的所有内容，包括代码、运行时库、环境变量和配置文件。将所有的应用和环境，直接打包为docker镜像，就可以直接运行。
一、Docker镜像加载原理

UnionFs （联合文件系统）

我们下载的时候看到一层层的下载就是这个。

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，他支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下（ unite several directories into a single virtual filesystem)。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），可以制作各种具体的应用镜像。

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。

Docker镜像加载原理

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UnionFS。
boots(boot file system）主要包含 bootloader和 Kernel, bootloader主要是引导加 kernel, Linux刚启动时会加bootfs文件系统，在 Docker镜像的最底层是 boots。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 Ubuntu, Centos等等。

平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G，为什么Docker这里才200M？

【Docker|Docker第四篇【Docker镜像原理、commit镜像】】对于个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包合最基本的命令，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就可以了。由此可见对于不同的Linux发行版， boots基本是一致的， rootfs会有差別，因此不同的发行版可以公用bootfs。
虚拟机是分钟级别，容器是秒级！

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总结：分层结构，最底层是内核(Kernel) ，然后是bootfs，然后是rootfs 基础镜像，在后面就是我们自己的操作，是一直往上叠加的。

分层理解

我们可以去下载一个镜像，注意观察下载的日志输出，可以看到是一层层的在下载。

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docker image inspect redis # 查看该镜像下有一个RootFS的信息，6层对应上面pull的6层，而且第一层存在，所以不会在去下载

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为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢？

最大的好处，我觉得莫过于资源共享了！比如有多个镜像都从相同的Base镜像构建而来，那么宿主机只需在磁盘上保留一份base镜像，同时内存中也只需要加载一份base镜像，这样就可以为所有的容器服务了，而且镜像的每一层都可以被共享。
理解：
所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或培加新的内容时，就会在当前镜像层之上，创建新的镜像层。
举一个简单的例子，假如基于 Ubuntu Linux16.04创建一个新的镜像，这就是新镜像的第一层；如果在该镜像中添加 Python包，就会在基础镜像层之上创建第二个镜像层；如果继续添加一个安全补丁，就会创健第三个镜像层该像当前已经包含3个镜像层，如下图所示（这只是一个用于演示的很简单的例子）。

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在添加额外的镜像层的同时，镜像始终保持是当前所有镜像的组合，理解这一点非常重要。下图中举了一个简单的例子，每个镜像层包含3个文件，而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。

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上图中的镜像层跟之前图中的略有区別，主要目的是便于展示文件。
下图中展示了一个稍微复杂的三层镜像，在外部看来整个镜像只有6个文件，这是因为最上层中的文件7是文件5的一个更新版。

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这种情況下，上层镜像层中的文件覆盖了底层镜像层中的文件。这样就使得文件的更新版本作为一个新镜像层添加到镜像当中。
Docker通过存储引擎（新版本采用快照机制）的方式来实现镜像层堆栈，并保证多镜像层对外展示为统一的文件系统。
Linux上可用的存储引撃有AUFS、 Overlay2、 Device Mapper、Btrfs以及ZFS。顾名思义，每种存储引擎都基于 Linux中对应的文件系统或者块设备技术，井且每种存储引擎都有其独有的性能特点。
Docker在 Windows上仅支持 windowsfilter 一种存储引擎，该引擎基于NTFS文件系统之上实现了分层和CoW [1]。
下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆并合井，对外提供统一的视图。