4-Docker镜像内部结构
Docker镜像
镜像内部结构
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，他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。
所有应用，直接打包docker镜像，就可以直接跑起来。
docker pull hello-world #下载最小的镜像 hello-word 13.3kB
如何得到镜像
从远程仓库下载
别人拷贝给你
自己制作一个镜像 DockerFile
Dockerfile 是镜像的描述文件，定义了如何构建 Docker 镜像。
Hello-world镜像的 dockerfile 只有三行内容
FROM scratch
此镜像是从白手起家，从 0 开始构建。COPY hello /
将文件“hello”复制到镜像的根目录。CMD ["/hello"]
容器启动时，执行 /hello用作测试用的 被称为 base 镜像。
Base镜像 ：
-
不依赖其他镜像，从 scratch 构建。
-
其它镜像可以之为基础进行扩展。
为什么镜像都这么小那
Linux由内核空间和用户空间构成
内核空间是 kernel，Linux 刚启动时会加载 bootfs 文件系统，之后 bootfs 会被卸载掉。
用户空间的文件系统是 rootfs，包含我们熟悉的 /dev, /proc, /bin 等目录。
对base 镜像来说，底层直接用 Host 的 kernel，自己只需要提供 rootfs 就行了 rootfs可以很小
像base镜像 只包含基本的命令就可以
Centos的dockerfile
第二行 ADD 指令添加到镜像的 tar 包就是 CentOS 7 的 rootfs。在制作镜像时，这个 tar 包会自动解压到 / 目录下，生成 /dev, /porc, /bin 等目录。
注：可在 Docker Hub 的镜像描述页面中查看 Dockerfile 。
不同 Linux 发行版的区别主要就是 rootfs。
Ubuntu 14.04 使用 upstart 管理服务，apt 管理软件包；而 CentOS 7 使用 systemd 和 yum。这些都是用户空间上的区别，Linux kernel 差别不大。
所以 Docker 可以同时支持多种 Linux 镜像，模拟出多种操作系统环境。
上图 Debian 和 BusyBox（一种嵌入式 Linux）上层提供各自的 rootfs，底层共用 Docker Host 的 kernel。
Base镜像只是在用户空间与发行版是一样的 底层的内核空间kernel 要看运行的host 容器与host的kernel是一致的
host的内核版本
uname -r
docker run -it centos #运行并进入容器
Docker镜像加载原理
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，他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。
Docker镜像加载原理
boots(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 boots。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包括bootloader和 Kernel。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。
对于个精简的OS, rootfs可以很小，只需要包合最基本的命令、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， boots基本是一致的， rootfs会有差別，因此不同的发行版可以公用bootfs.
虚拟机启动是分钟级别，而容器是秒级的。
UnionFs（联合文件系统）的优势
最大的好处，我觉得莫过于资源共享了！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 redis #查看redis镜像的分层信息
*** 如应用只能在某个 kernel 版本下运行），则不建议用容器 这种情况虚拟机更合适。***
所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层，当进行修改或培加新的内容时，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 Linux16.04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，而整体的大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。
这种情況下，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上可用的存储引撃有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，井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 [1]。
Docker 镜像都是只读的，当容器启动时，一个新的可写层加载到镜像的顶部！这一层就是我们通常说的容器层，容器之下的都叫镜像层
