深入解析docker文件分层原理深入解析docker文件分层原理

概述本文使用一个docker container示例，讲述docker的文件分层的一些原理
知识预备

docker其实是使用了Linux Kernel的一些特性Features来实现的资源隔离，文件系统就是其中一种，但docker为了使资源可以更高效的被利用，采用了分层次的文件系统结构，来实现container的文件系统。
个人觉得原理有点像平行宇宙的概念，有人认为，我们这个宇宙是存在平行宇宙的，也就是我们所做的不同的选择，都会分发出不同宇宙，并持续运行下去，而做梦就是可以游走在这些平行宇宙间。这里也是有点类似，我们打包好的一个镜像后，通过docker run进行运行后，其实就是在这个基础上创建了一个不同的宇宙了，随着container的持续运行，container的内容跟原来的镜像上的东西就会有很多偏差diff，而逐步形成了自己的一个宇宙。

Docker 文件系统从docker inspect [container-id] --format={{.GraphDriver}}可以获取到各个container的文件系统分层情况

{map[LowerDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b-init/diff:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/diff MergedDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b/merged UpperDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b/diff WorkDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b/work] overlay2}

主要有以下四种
LowerDir
【深入解析docker文件分层原理】这个是所有基于该镜像的container都会指向同一个的文件系统，是镜像层，所有的container都会使用该层。
那么该层是从哪里来的呢，我们可以看下我们的所用的镜像
MergedDir
这个是不同的container会结合Lower层和Upper层，来提供给container中的最终文件系统
UpperDir
这个是记录不同的container的操作，再通过Lower层的对比比较，可以生成一个Merge层
WorkDir
暂未深入了解
示例

docker run -d alpine:latest

查看镜像层的文件系统信息

docker inspect alpine --format={{.GraphDriver}}

{map[MergedDir:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/merged UpperDir:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/diff WorkDir:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/work] overlay2}

注意到UpperDir，这个是镜像的upper层，也就是我们可以在这层面去做修改啥的，会影响之后创建的container
查看container的文件系统信息

docker inspect 9a118484ba --format={{.GraphDriver}}

{map[LowerDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14-init/diff:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/diff MergedDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14/merged UpperDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14/diff WorkDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14/work] overlay2}

可以看到container的Lower层，就是镜像的upper层，我们对container所作的修改，都会在upper层进行体现，并且有merged层进行整理后展示给container。
我们可以用命令行查看container文件系统的变化情况

docker diff 9a118484ba

由于我们未对container进行操作，所以现在这个container跟镜像是无差异的
我们再启动一个container，并且让他sleep 300秒，然后进去container修改一些文件信息

# docker exec -it ca91bb /bin/sh/ # echo "helloWorld" > /tmp/hello.txt

查看container文件系统的变化情况

docker diff ca91bbffb801C /rootC /root/.ash_historyC /tmpA /tmp/hello.txt

可以看到，我们对文件系统做了这些改动，均被记录下来了
这些内容，其实就在UpperDir的目录下

tree -L 1 diff/diff/├── root└── tmp2 directories, 0 files

从宿主机修改container内容从以上的实验中，我们可以知道，upper层就是增加的内容，通过同lower层进行merge，来反映container的变化。那么我们是否可以直接修改upper层，来对container进行操作呢？
我们在upper所在的目录中，增加一个目录demo，并且在里面touch一个文件