Docker困惑知识讲解_docker 无法继承内核参数

一、镜像与容器

        1、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。

        2、容器是镜像运行后的结果，就好比我们运行windows，我们首先要有win10的和镜像，之后我们将镜像放到虚拟机中运行起来，这个虚拟机就叫做容器，但是记住虚拟机运行起来之后是和镜像没有关系的，他已经将镜像的内容进行加载。

        3、根据上面的分析，我们是可以通过同一个镜像生成多个容器，类比到虚拟机中，就是我们通过win10镜像安装了多个win10系统，这些系统有各自的运行环境和名字，互不影响，也就是通过镜像可以生成多个容器，但是这些容器生成必须指定不同的名字用以区分，但是这些容器也是互不不影响的，记住，docker和虚拟机非常类似，镜像类比镜像，虚拟机类比容器。

        4、每一个镜像都有自己的名字和id，每一个容器也都有自己的名字和id用以区分，另外就是我们将容器进行打包，类比就是我们将win10虚拟机整个进行打包，这样另外一个人可以直接使用我们配置好的环境，同理我们也是可以将容器整个进行打包生成我们自己的镜像(这里的打包采用的是docker自己的方式)

二、Docker镜像讲解

1、镜像基本原理

        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。

2、Docker镜像加载原理

UnionFS （联合文件系统）
        1)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(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。
        2)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

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UnionFS。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。
        2)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。

4、虚拟机centos和容器 centos

         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

 三、镜像分层理解

1、分层的镜像

        下载一个镜像，观察下载的日志输出，你会发现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，我觉得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。

2、查看镜像分层（镜像内部结构）

[root@kuangshen home]# docker image inspect redis:latest
[
// .....
"RootFS": {
"Type": "layers",
"Layers": [
"sha256:c2adabaecedbda0af72b153c6499a0555f3a769d52370469d8f6bd6328af9b13",
"sha256:744315296a49be711c312dfa1b3a80516116f78c437367ff0bc678da1123e990",
"sha256:379ef5d5cb402a5538413d7285b21aa58a560882d15f1f553f7868dc4b66afa8",
"sha256:d00fd460effb7b066760f97447c071492d471c5176d05b8af1751806a1f905f8",
"sha256:4d0c196331523cfed7bf5bafd616ecb3855256838d850b6f3d5fba911f6c4123",
"sha256:98b4a6242af2536383425ba2d6de033a510e049d9ca07ff501b95052da76e894"
]
},
"Metadata": {
"LastTagTime": "0001-01-01T00:00:00Z"
}
}
]

        1)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；                                                                                    
        2)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。
        3)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

        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。

        1）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。
        2）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。
        3)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。
       4)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]。
       5)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。

3、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！

三、自己创建镜像

1、镜像Commit

docker commit 从容器创建一个新的镜像

docker commit 提交容器副本使之成为一个新的镜像！
# 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]

2、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
# 注意：坑爹：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！
# 下载tomcat官方镜像，就是这个镜像（阿里云里的tomcat的webapps下没有任何文件）
# 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，cp -r
到webapps下！
root@aba865b53114:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps
# 2、删除上一步镜像产生的tomcat容器的文档
docker ps # 查看容器id
docker exec -it 容器id /bin/bash
/usr/local/tomcat # ce webapps/
/usr/local/tomcat/webapps # ls -l # 查看是否存在 docs文件夹
/usr/local/tomcat/webapps # curl localhost:8080/docs/ # 可以看到 docs 返回的
内容
/usr/local/tomcat/webapps # rm -rf docs # 删除它
/usr/local/tomcat/webapps # curl localhost:8080/docs/ # 再次访问返回404
# 3、当前运行的tomcat实例就是一个没有docs的容器，我们使用它为模板commit一个没有docs的
tomcat新镜像， tomcat02
docker ps -l # 查看容器的id
# 注意：commit的时候，容器的名字不能有大写，否则报错：invalid reference format
docker commit -a="kuangshen" -m="no tomcat docs" 1e98a2f815b0 tomcat02:1.1
sha256:cdccd4674f93ad34bf73d9db577a20f027a6d03fd1944dc0e628ee4bf17ec748
[root@kuangshen /]# docker images # 查看，我们自己提交的镜像已经OK了！
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED
SIZE
tomcat02 1.1 cdccd4674f93 About a minute
ago 649MB
redis latest f9b990972689 9 days ago
104MB
tomcat latest 927899a31456 2 weeks ago
647MB
centos latest 470671670cac 3 months ago
237MB
# 4、这个时候，我们的镜像都是可以使用的，大家可以启动原来的tomcat，和我们新的tomcat02来
测试看看！
[root@kuangshen ~]# docker run -it -p 8080:8080 tomcat02:1.1
# 如果你想要保存你当前的状态，可以通过commit，来提交镜像，方便使用，类似于 VM 中的快照！

4、docker跨平台

        Docker镜像操作系统没关系，docker最大的价值就是提出了镜像打包技术。也就是说ubuntu的镜像是可以在centos上运行的

        1）首先你的明白什么是docker，什么是镜像，什么是容器，然后你就能明白镜像和操作系统之间的关系。

        2）docker是一个引擎，是基于内核的一种技术。比如Linux内核，那么它就关心是不是Linux内核，它不关心你是Ubuntu还是CentOS。所以docker也实现了和操作系统的解耦。

        3）镜像呢是把服务的运行环境打成了一个包，比如tomcat，镜像里面是把除操作系统的内核以外，然后再加上tomcat的二进制包。然后通过docker引擎构建出来一个tomcat的镜像。

        4）容器呢，比如我们想创建一个tomcat服务，之前的方式是在服务器中通过tar或者是rpm安装一个tomcat，然后在start tomcat；如果我们要安装多台的话我们需要多次手动去操作部署。现在有了tomcat镜像以后，我们可以直接利用镜像创建出多个tomcat来(关系是一个tomcat镜像可以创建出多个tomcat容器-即tomcat服务)，把容器看成是tomcat的进程就行。

Linux内核与Linux发行版

• Linux内核是Linux操作系统的核心, 负责硬件管理, 比如管理内存、管理磁盘（文件系统）、管理CPU(进程)等等...

• Linux发行版是在Linux内核的基础上添加了一些工具软件,比如图形界面、函数库、软件包管理系统等等...

CentOS与Ubuntu是不同的Linux发行版, 它们都是基于Linux内核， 只是添加的工具软件不同。比如， 他们的软件包管理系统不同， CentOS使用yum命令安装软件， 而Ubuntu使用apt-get命令安装软件。

因此CentOS与Ubuntu的内核是相同的(版本可能不同), 只是所安装的软件不同， 即文件系统不同。在CentOS上运行基于Ubuntu镜像的容器时, 容器使用了CentOS主机的内核以及Ubuntu镜像, Ubuntu镜像中安装了Ubuntu的各种软件(apt-get)。

Docker容器技术是基于Linux内核实现的， 它主要用到了两个内核模块:

• Namespace： 用于容器的隔离， 例如PID Namespace使得容器中的进程无法感知宿主机以及其他容器中的进程。

• Cgroups: 用于容器的资源控制， 比如限制容器所使用的内存大小或者CPU个数。