Docker分层加载原理

Docker镜像加载原理

docker的镜像实际上就是由一层一层的文件系统组成（UnionFS层级文件系统）。

bootfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel(内核)，bootloader主要是引导kernel，linux系统刚启动时会加载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，此时的内存使用权已有bootfs转交给内核，此时系统也会写在bootfs。（相当于我们重装系统的引导器，装完系统后就不需要了）

rootfs(root file system)，在bootfs之上，包含的就是典型的Linux系统中的/devv , /proc, /bin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.

对于一个精简的OS(操作系统)，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令工具和程序就可以了，因为底层直接使用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（公用的），而rootfs会有差别。

分层原理

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。如下图：基于Ubuntu 16.04创建一个新的镜像，这就是镜像的第一层，如果在该镜像中添加Python包，就会在第一层的基础上创建第二层，如果继续添加一个安全补丁，就会创建第三层，以此类推。

在添加额外镜像层的同时，镜像始终保持的是当前所有镜像的组合（理解这一点很重要），下图每个镜像层包含3个文件，而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。

下图比上图多了一层，在外部看整个镜像只有6个文件，这是因为第三层的文件7把文件5替换了（版本更新）

这种情况下，上层镜像中的文件覆盖了下层镜像的文件，使得文件的更新版本作为一个新的镜像层添加到镜像中。

Docker通过存储引擎（新版本采用快照机制）的方式来实现镜像的镜像层堆栈，并保证多镜像对外展示统一的文件系统。下图便是将所有镜像层堆叠并合并，对外提供统一的视图（最终生成的镜像效果）。

分层下载的好处就是，假设有些应用，它的层是相同的，我们就可以直接复用。

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，也就是容器层，容器之下都叫镜像层！