Docker--镜像分层与镜像摘要

镜像分层

Docker 镜像由一些松耦合得只读镜像层组成，Docker Daemon 负责堆叠这些镜像层，并将他们管理为一个整体，对外表现出得是一个独立得对象。

docker pull 拉取镜像时，每个pull complete 行就代表下载了一个镜像层，比如：

为什么分层

分层得优势有：

1. 每个分层只读，对分层得修改都是以新分层得形式出现，不会破坏原分层内容
2. 每个分层只记录变更内容，所以节省空间
3. 不同镜像间实现资源共享，即不同镜像对相同下层镜像得复用。

docker pull 在拉取之前会先获取要拉取镜像的所有imageID，然后再本地查找这些分层。如果存在，不再拉取，而是共享本地的分层，节省了空间和网络带宽。提高了拉取效率。

镜像层构成

每个镜像层由两部分构成：镜像文件系统和镜像json文件。他们具有相同的imageID。

镜像文件系统：拥有镜像所有镜像层的数据内容。

镜像json文件：描述镜像相关属性的集合，通过docker inspect 【镜像】可以查看。

镜像FS构成

docker镜像文件系统FS 由多个只读的镜像层组成，每层都有特定的功能。

这些只读镜像层根据位置与功能不同可分为两类：基础镜像层和扩展镜像层。

基础镜像层

所有镜像的最下层都有一个看得到的基础镜像层Base Image，基础镜像层的文件系统称为根文件系统rootfs。

而rootfs 是建立在Linux中“看不到的”引导文件系统bootfs 之上。

扩展镜像层

在基础镜像层之上的镜像层称为扩展镜像层，是对基础镜像层功能的扩展。

在Dockerfile 中。每条指令都是用于完成特定功能，而每个指令都会生产一个扩展镜像层。

容器层

镜像运行起来就成了容器，而容器也具有文件系统。

容器的文件系统在docker镜像最外层之上增加了一个可读写的容器层。

对文件的任何更改只存在于容器层，因此不会影响镜像本身。

容器要修改某个文件，会从容器层开始向下一层层的查找，直到找到为止，对文件的操作都会记录在容器层。

比如：要修改某个文件，容器层会在镜像层找到文件并copy到容器层，然后再进行修改。删除文件也只会将容器层中的文件副本删除。

可以看出，Docker容器就是一个叠加后的文件系统，这个容器层称为Union FIle System 联合文件系统。

Linux OS 启动过程

微内核架构分为内核（Server）和服务模块（Client）。

LInux 的bootfs 由两部分组成：bootloader 和kernel

各个容器中的rootfs 就是由宿主机的kernel驱动的。

镜像摘要（digest）

每个镜像都有一个长度为64位的16禁止字符串作为其摘要digest。

#查看摘要 方式一
docker inspect zookeeper:latest
# 查看摘要方式二
docker images zookeeper --digest

摘要是什么

摘要（digest） 是镜像内容的一Hash值，即所谓的Content Hash，只要镜像内容发生变化，其内容散列值就会改变。

默认的Hash算法是sha256

摘要的作用

区分相同<repository>:<tag>的不同镜像。

比如：镜像xxx:2.8 在运行中发现bug，然后进行了修复，然后使用原标签将其push回仓库，原镜像被覆盖。

但是生产环境中海油运行中未修复的镜像容器。此时标签无法区分镜像是修复前还是修复后，这时就只能查看digest 。

分发散列值

在push或pull时，都会对镜像进行压缩以减少网络带宽。但压缩会改变镜像内容，导致传输后与digest不符合。

为了解决这个问题，Docker 为镜像配置了Distribution Hash（分发散列值）。在镜像压缩后计算分发散列值，然后随镜像一同发生。接受方拿到后，立即计算压缩后镜像的分发散列值，与携带的分发散列值对比。如果相同，则传输没问题。

多架构镜像

Multi-architecture Image 多架构镜像，是某个镜像针对不同操作系统/系统架构 的不同镜像实现。

即镜像的<repository>:<tag>是相同的，但是针对的操作系统/系统架构不同。

多架构镜像原理

无论用户使用的是什么操作系统，通过docker pull 拉去到的一定是针对该操作系统的镜像，用户无需考虑操作系统问题。

Docker Hub能根据pull请求自动选择对应的镜像。

镜像的多架构信息保存在Mainifest 文件中。

拉取镜像时，pull命令将OS与架构信息一并提交给Docker Hub。

Docker Hub根据<repository>:<tag>查找Manifest。如果不存在，直接查找并返回镜像。

如果存在。会根据Manifest 中记录的地址找到该镜像的位置。