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Docker 镜像

镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，它包含 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。

Docker镜像加载原理

UnionFS （联合文件系统）

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。

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, Linux 刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是 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。

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？

对于一个精简的系统，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, 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。

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，可以看到是一层一层的在下载！

为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢？

最大的好处，莫过于是资源共享了！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。

查看镜像分层的方式可以通过 docker image inspect命令！

docker image inspect tomcat:latest

所有的 Docker 镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或增加新的内容时，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 Linux 16.04 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，就会创建第三个镜像层。

该镜像当前已经包含 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）。

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。

上图中的镜像层跟之前图中的略有区别，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 的一个更新版本。

这种情况下，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 上可用的存储引擎有 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，并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。

下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆叠并合并，对外提供统一的视图。

特点：

Docker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！

这一层就是我们通常说的容器层，容器之下的都叫镜像层！

提交镜像

docker commit 从容器创建一个新的镜像。

• 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:[标签名]
  

测试

1、从Docker Hub 下载 tomcat 镜像到本地并运行

-it 交互终端 -p 端口映射

docker run -it -p 8080:8080 tomcat

2、访问地址

docker启动官方tomcat镜像的容器，发现404是因为使用了加速器，而加速器里的 tomcat的webapps下没有root等文件！

[root@VM-0-6-centos ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND             CREATED         STATUS         PORTS                                       NAMES
a8b6aff64fa3   tomcat    "catalina.sh run"   8 minutes ago   Up 8 minutes   0.0.0.0:8080->8080/tcp, :::8080->8080/tcp   silly_feynman
[root@VM-0-6-centos ~]# docker exec -it a8b6aff64fa3 /bin/bash
root@a8b6aff64fa3:/usr/local/tomcat# ls
BUILDING.txt  CONTRIBUTING.md  LICENSE	NOTICE	README.md  RELEASE-NOTES  RUNNING.txt  bin  conf  lib  logs  native-jni-lib  temp  webapps  webapps.dist  work

进入 tomcat 查看 cd 到 webapps 下发现全部空的，反而有个 webapps.dist 里有对应文件

root@a8b6aff64fa3:/usr/local/tomcat# cd webapps.dist
root@a8b6aff64fa3:/usr/local/tomcat/webapps.dist# ls
ROOT  docs  examples  host-manager  manager

我们可以 cp -r 复制文件到webapps下！

root@a8b6aff64fa3:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps
root@a8b6aff64fa3:/usr/local/tomcat# cd webapps
root@a8b6aff64fa3:/usr/local/tomcat/webapps# ls
ROOT  docs  examples  host-manager  manager

此时再次访问，则不是404

**3、提交修改后的镜像为 tomcat02 **

下次则可以直接启动这个

注意：commit的时候，容器的名字不能有大写，否则报错：invalid reference format

[root@VM-0-6-centos ~]# docker ps -l
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND             CREATED          STATUS          PORTS                                       NAMES
a8b6aff64fa3   tomcat    "catalina.sh run"   16 minutes ago   Up 16 minutes   0.0.0.0:8080->8080/tcp, :::8080->8080/tcp   silly_feynman
##提交镜像
[root@VM-0-6-centos ~]# docker commit -a="zhiyuan" -m="new tomcat" a8b6aff64fa3 tomcat02:1.1
sha256:620813976effbc8a7e36398a9b801891d1654dea37a50927b36a950ffe21a63b
[root@VM-0-6-centos ~]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
tomcat02              1.1       620813976eff   8 seconds ago   672MB

停止后再启动看看，首页可访问

[root@VM-0-6-centos ~]# docker stop a8b6aff64fa3
a8b6aff64fa3
[root@VM-0-6-centos ~]# docker run -it -p 8080:8080 tomcat02:1.1

Docker 仓库

DockerHub

注册dockerhub https://hub.docker.com/signup

1、登录

docker login -u oddfar

2、将镜像发布出去

[root@VM-0-6-centos logs]# docker push hello-world
Using default tag: latest
The push refers to repository [docker.io/library/hello-world]
f22b99068db9: Layer already exists 
errors:
denied: requested access to the resource is denied
unauthorized: authentication required

错误：请求的资源访问被拒绝

问题：本地镜像名无帐号信息，解决加 tag 即可

[root@VM-0-6-centos logs]# docker images
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED             SIZE
hello-world           latest    d1165f221234   3 months ago        13.3kB
[root@VM-0-6-centos logs]# docker tag d1165f221234 oddfar/hello-world:1.0

oddfar 是我的用户名

3、再次push

[root@VM-0-6-centos logs]# docker push oddfar/hello-world:1.0

访问：https://hub.docker.com/ 可看到提交的镜像

阿里云镜像服务

登录阿里云 -> 找到容器镜像服务 -> 创建命名空间 -> 创建镜像仓库

点击进入这个镜像仓库，可以看到所有的信息

指令：

测试：推送 hello-world

[root@VM-0-6-centos ~]# docker login --username=a_zhiyuan registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
[root@VM-0-6-centos ~]# docker tag d1165f221234 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/zhiyuan/study:1.0
[root@VM-0-6-centos ~]# docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/zhiyuan/study:1.0

提交成功