docker 镜像分层_docker镜像分层

作者：AllinToyou | 2024-02-14 13:47:42

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docker镜像分层

一、Docker 的数据管理

管理 Docker 容器中数据主要有两种方式：数据卷（Data Volumes）和数据卷容器（DataVolumes Containers）。

1．数据卷

数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于 Linux 下对目录进行的 mount 操作。

docker pull centos:7

#宿主机目录/var/www 挂载到容器中的/data1。
注意：宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。
docker run -v /var/www:/data1 --name web1 -it centos:7 /bin/bash			#-v 选项可以在容器内创建数据卷
ls
echo "this is web1" > /data1/abc.txt
exit

#返回宿主机进行查看
cat  /var/www/abc.txt
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2．数据卷容器

如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用。
#创建一个容器作为数据卷容器
docker run --name web2 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash
echo "this is web2" > /data1/abc.txt
echo "THIS IS WEB2" > /data2/ABC.txt

#使用 --volumes-from 来挂载 web2 容器中的数据卷到新的容器
docker run -it --volumes-from web2 --name web3 centos:7 /bin/bash
cat /data1/abc.txt
cat /data2/ABC.txt
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3.端口映射

在启动容器的时候，如果不指定对应的端口，在容器外是无法通过网络来访问容器内的服务。端口映射机制将容器内的服务提供给外部网络访问，实质上就是将宿主机的端口映射到容器中，使得外部网络访问宿主机的端口便可访问容器内的服务。
docker run -d --name test1 -P nginx					#随机映射端口（从32768开始）

docker run -d --name test2 -p 43000:80 nginx		#指定映射端口

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                   NAMES
9d3c04f57a68   nginx     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago    Up 3 seconds    0.0.0.0:43000->80/tcp   test2
b04895f870e5   nginx     "/docker-entrypoint.…"   17 seconds ago   Up 15 seconds   0.0.0.0:49170->80/tcp   test1

浏览器访问：http://192.168.22.26:43000	、http://192.168.22.26:49170

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4.容器互联（使用centos镜像）

容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。
#创建并运行源容器取名web1
docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash	
	
#创建并运行接收容器取名web2，使用--link选项指定连接容器以实现容器互联
docker run -itd -P --name web2 --link web1:web1 centos:7 /bin/bash			#--link 容器名:连接的别名

#进web2 容器， ping web1
docker exec -it web2 bash
ping web1
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二、Docker 镜像的创建

创建镜像有三种方法，分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于Dockerfile创建。
1．基于现有镜像创建

（1）首先启动一个镜像，在容器里做修改
docker create -it centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED         STATUS    PORTS     NAMES
000550eb36da   centos:7   "/bin/bash"   3 seconds ago   Created             gracious_bassi

（2）然后将修改后的容器提交为新的镜像，需要使用该容器的 ID 号创建新镜像
docker commit -m "new" -a "centos" 000550eb36da centos:test
#常用选项：
-m 说明信息；
-a 作者信息；
-p 生成过程中停止容器的运行。

docker images
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2．基于本地模板创建

通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从 OPENVZ 开源项目下载，下载地址为http://openvz.org/Download/template/precreated

wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz

#导入为镜像
cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz | docker import - debian:test
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3．基于Dockerfile 创建

//联合文件系统（UnionFS）
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，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。AUFS、OverlayFS 及 Devicemapper 都是一种 UnionFS。

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。

我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。


//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就是UnionFS。

bootfs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，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。

我们可以理解成一开始内核里什么都没有，操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加了一层基础镜像；再安装一个emacs，会在基础镜像上叠加一层image；接着再安装一个apache，又会在images上面再叠加一层image。最后它们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。


//为什么Docker里的centos的大小才200M？
因为对于精简的OS，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，因为底层直接用宿主机的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。


//Dockerfile
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（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。

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本，用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。

Dockerfile是一个文本文件，其内包含了一条条的指令(Instruction)，每一条指令构建一层，因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成 image 即可， 省去了敲命令的麻烦。

除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应 Linux 中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。

Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。
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三、Docker镜像的分层

（一）概述

docker镜像

1.应用发布的标准格式
2.支撑一个docker容器的运行
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docker镜像的创建方法

1.基于已有镜像创建
2.基于本地模板创建
3.基于Dockerfile创建
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镜像分层原则

（1）Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层；
（2）镜像层将被缓存和复用；
（3）当Dockerfile 的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效；
（4）某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；
（5）镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在 Docker 容器中不可见了。
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在这里插入图片描述

镜像分层结构

1.（内核层）：由AUFS，LXC，Bootfs（boot file system）组成为上层的镜像提供kernel内核支持

1.1 AUFS是一个联合文件系统，它使用同一个Linux host上的多个目录，逐个堆叠起来，对外呈现出一个统一的文件系统。AUFS使用该特性，实现了Docker镜像的分层 分层的思想
1.2 bootfs：负责与内核交互 主要是引导加载kernel，linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层时bootfs，这一层与经典的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，此时系统就会卸载bootfs
1.3 rootfs（root file system）属于base images 在bootfs之上（base images）比如在linux系统中包含/dev，/proc，/bin，/etc等标准目录和文件，包含创建、启动操作系统的一些必要的组件，rootfs就是各个不同的操作系统的发行版本，比如Ubuntu，CentOS等等
1.4 lxc早期的内核引擎与docker引擎对接交互，docker提供一些库文件和引导文件。现在docker自身内置了所需要的lib库

2.base image（基础/系统镜像层）：构建镜像运行的操作系统环境

3.add image（run指令运行的镜像层）：比如nginx镜像的yum安装模块，或者nginx编译安装的指令，使用镜像封装每一个run执行命令

4.Container（可读写执行层）：将下面的镜像组合运行提供给docker client使用
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总结

1.docker镜像层位于bootfs之上
2.每一层镜像成为base image/底包（操作系统环境变量）比如centos dbian
3.容器层（可读可写），在最顶层。是docker server提供给docker client
4.容器层以下都是readonly只读，docker将readonly的FS层成为image

为什么docker的centos镜像只有200M就是因为一个精简的os，rootfs可以很小，之许哟啊将基础命令，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继续。由此可见不同的linux发现版本，bootfs基本一致，rootfs会有差别，不同的发现版本可以公用bootfs

补充：

每次图送至docker hub 公有仓库只会推送增量部分（毕竟底包比较大，增量推送/更新部分比较小）所以生产环境中只要执行镜像再推送的时候增量部分控制到比较小的范围就可以
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（二）dockerfile结构

1.基础镜像信息（指定操作系统镜像是什么镜像，什么版本）
2.维护者信息
3.镜像操作指令
4.容器启动时执行的命令
dockerfile 每行支持一条指令，每条指令可以携带多个参数，支持使用以“#”开头的注释
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（三）dockerfile操作指令

1）FROM 镜像
指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM 指令，每创建一个镜像就需要一条 FROM 指令

（2）MAINTAINER 名字
说明新镜像的维护人信息

（3）RUN 命令
在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中

（4）ENTRYPOINT ["要运行的程序", "参数 1", "参数 2"]
设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。
可以通过使用命令docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

（5）CMD ["要运行的程序", "参数1", "参数2"] 
上面的是exec形式，shell形式：CMD 命令 参数1 参数2
启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一条命令。
如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖。
CMD 可以为 ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

（6）EXPOSE 端口号
指定新镜像加载到 Docker 时要开启的端口

（7）ENV 环境变量 变量值
设置一个环境变量的值，会被后面的 RUN 使用

（8）ADD 源文件/目录 目标文件/目录
将源文件复制到镜像中，源文件要与 Dockerfile 位于相同目录中，或者是一个 URL
有如下注意事项：
1、如果源路径是个文件，且目标路径是以 / 结尾， 则docker会把目标路径当作一个目录，会把源文件拷贝到该目录下。
如果目标路径不存在，则会自动创建目标路径。

2、如果源路径是个文件，且目标路径是不以 / 结尾，则docker会把目标路径当作一个文件。
如果目标路径不存在，会以目标路径为名创建一个文件，内容同源文件；
如果目标文件是个存在的文件，会用源文件覆盖它，当然只是内容覆盖，文件名还是目标文件名。
如果目标文件实际是个存在的目录，则会源文件拷贝到该目录下。 注意，这种情况下，最好显示的以 / 结尾，以避免混淆。

3、如果源路径是个目录，且目标路径不存在，则docker会自动以目标路径创建一个目录，把源路径目录下的文件拷贝进来。
如果目标路径是个已经存在的目录，则docker会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。

4、如果源文件是个归档文件（压缩文件），则docker会自动帮解压。	
URL下载和解压特性不能一起使用。任何压缩文件通过URL拷贝，都不会自动解压。

（9）COPY 源文件/目录 目标文件/目录
只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile 在相同的目录中

（10）VOLUME [“目录”]
在容器中创建一个挂载点

（11）USER 用户名/UID
指定运行容器时的用户

（12）WORKDIR 路径
为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录

（13）ONBUILD 命令
指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像（比如为A镜像）不会产生实质性影响。
但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像（比如为B镜像）时，这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行ONBUILD指令指定的指令，然后才会执行其它指令。

（14）HEALTHCHECK
健康检查
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CMD与ENTRYPOINT的区别

ENTRYPOINT类似于 CMD 指令，但其不会被 docker run 运行容器并且执行的命令行参数指定的指令所覆盖，而且这些命令行参数会被当作参数送给 ENTRYPOINT 指令指定的进程，CMD相反，会被docker run指定命令覆盖，CMD和ENTRYPOINT可以联合使用
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COPY与ADD的区别

在执行 <源文件> 为 tar 压缩文件的话，压缩格式为 gzip, bzip2 以及 xz 的情况下，会自动复制并解压到 <目标路径>，ADD 的缺点：在不解压的前提下，无法复制 tar 压缩文件。会令镜像构建缓存失效，从而可能会令镜像构建变得比较缓慢。具体是否使用，可以根据是否需要自动解压来决定
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四、Dockerfile 案例

1.编写Appach的Dockerfile

#建立工作目录
mkdir  /opt/apache
cd  /opt/apache

vim Dockerfile
#基于的基础镜像
FROM centos:7
#维护镜像的用户信息
MAINTAINER this is apache image <hmj>
#镜像操作指令安装apache软件
RUN yum -y update
RUN yum -y install httpd
#开启 80 端口
EXPOSE 80
#复制网站首页文件
ADD index.html /var/www/html/index.html
//方法一：
#将执行脚本复制到镜像中
ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh
#启动容器时执行脚本
CMD ["/run.sh"]
//方法二：
ENTRYPOINT [ "/usr/sbin/apachectl" ]
CMD ["-D", "FOREGROUND"]


//准备执行脚本
vim run.sh
#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/*							#清理httpd的缓存
/usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND			#指定为前台运行
#因为Docker容器仅在它的1号进程（PID为1）运行时，会保持运行。如果1号进程退出了，Docker容器也就退出了。

//准备网站页面
echo "this is test web" > index.html

//生成镜像
docker build -t httpd:centos .   		#注意别忘了末尾有"."

//新镜像运行容器
docker run -d -p 1216:80 httpd:centos

//测试
http://192.168.22.26:1216/


########如果有网络报错提示########
[Warning] IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.

解决方法：
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -p
systemctl restart network
systemctl restart docker

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2.编写Tomcat的Dockerfile

cd /usr/local/
mkdir tomcat

vim Dockerfile
FROM centos:7
MAINTAINER this is tomcat image <zz>

ADD apache-tomcat-9.0.16.tar.gz /usr/local
ADD jdk-8u201-linux-x64.rpm /usr/local


WORKDIR /usr/local
RUN rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm
ENV JAVA_HOME /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
ENV PATH /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/bin:$PATH
RUN mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat

EXPOSE 8080

CMD ["/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh","run"]


Docker build -t tomcat:zzz .
Docker run -d -p 7777:8080 tomcat:zzz

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