docker镜像管理基础

docker镜像管理基础

镜像的概念

镜像可以理解为应用程序的集装箱，而docker用来装卸集装箱。

docker镜像含有启动容器所需要的文件系统及其内容，因此，其用于创建并启动容器。

docker镜像采用分层构建机制，最底层为bootfs，其上为rootfs

• bootfs：用于系统引导的文件系统，包括bootloader和kernel，容器启动完成后会被卸载以节约内存资源
• rootfs：位于bootfs之上，表现为docker容器的根文件系统
  • 传统模式中，系统启动之时，内核挂载rootfs会首先将其挂载为“只读”模式，完整性自检完成后将其重新挂载为读写模式
  • docker中，rootfs由内核挂载为“只读”模式，而后通过“联合挂载”技术额外挂载一个“可写”层

注意：当删除容器时，这个容器自有的“可写”层会一起被删除

docker存储驱动

docker提供了多种存储驱动来实现不同的方式存储镜像，下面是常用的几种存储驱动：

• AUFS
• OverlayFS
• Devicemapper
• Btrfs
• VFS

AUFS

AUFS（AnotherUnionFS）是一种Union FS，是文件级的存储驱动。AUFS是一个能透明覆盖一个或多个现有文件系统的层状文件系统，把多层合并成文件系统的单层表示。简单来说就是支持将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下的文件系统。这种文件系统可以一层一层地叠加修改文件。无论底下有多少层都是只读的，只有最上层的文件系统是可写的。当需要修改一个文件时，AUFS创建该文件的一个副本，使用CoW将文件从只读层复制到可写层进行修改，结果也保存在可写层。在Docker中，底下的只读层就是image，可写层就是Container。

AUFS文件系统据说有3W行代码，而ext4文件系统却只有4000-5000行左右代码，这些代码是要被整合进内核的，后来AUFS申请要被合并进内核代码的时候，linuz觉得它这代码太过臃肿，于是拒绝了。因此AUFS这个文件系统一直以来就不是linux内核中自有的文件系统，想用AUFS这个文件系统的话，必须自己向内核打补丁并去编译使用它，但redhat系列的操作系统一向以稳定著称，不会干这种出格的事，所以在redhat系列操作系统中使用AUFS并无可能。而ubuntu上的docker默认使用的就是AUFS。

OverlayFS

Overlay是Linux内核3.18后支持的，也是一种Union FS，和AUFS的多层不同的是Overlay只有两层：一个upper文件系统和一个lower文件系统，分别代表Docker的镜像层和容器层。当需要修改一个文件时，使用CoW将文件从只读的lower复制到可写的upper进行修改，结果也保存在upper层。在Docker中，底下的只读层就是image，可写层就是Container。目前最新的OverlayFS为Overlay2。

AUFS和Overlay都是联合文件系统，但AUFS有多层，而Overlay只有两层，所以在做写时复制操作时，如果文件比较大且存在比较低的层，则AUSF会慢一些。而且Overlay并入了linux kernel mainline，AUFS没有。目前AUFS已基本被淘汰。

DeviceMapper

Device mapper是Linux内核2.6.9后支持的，提供的一种从逻辑设备到物理设备的映射框架机制，在该机制下，用户可以很方便的根据自己的需要制定实现存储资源的管理策略。AUFS和OverlayFS都是文件级存储，而Device mapper是块级存储，所有的操作都是直接对块进行操作，而不是文件。Device mapper驱动会先在块设备上创建一个资源池，然后在资源池上创建一个带有文件系统的基本设备，所有镜像都是这个基本设备的快照，而容器则是镜像的快照。所以在容器里看到文件系统是资源池上基本设备的文件系统的快照，并没有为容器分配空间。当要写入一个新文件时，在容器的镜像内为其分配新的块并写入数据，这个叫用时分配。当要修改已有文件时，再使用CoW为容器快照分配块空间，将要修改的数据复制到在容器快照中新的块里再进行修改。

OverlayFS是文件级存储，Device mapper是块级存储，当文件特别大而修改的内容很小，Overlay不管修改的内容大小都会复制整个文件，对大文件进行修改显然要比小文件要消耗更多的时间，而块级无论是大文件还是小文件都只复制需要修改的块，并不是整个文件，在这种场景下，显然device mapper要快一些。因为块级的是直接访问逻辑盘，适合IO密集的场景。而对于程序内部复杂，大并发但少IO的场景，Overlay的性能相对要强一些。

docker registry

启动容器时，docker daemon会试图从本地获取相关的镜像，本地镜像不存在时，其将从Registry中下载该镜像并保存到本地。

Repository和Registry的区别

• Repository：镜像仓库，用于存储具体的docker镜像，起到的是仓库存储作用，比如Tomcat下面有很多个版本的镜像，它们共同组成了Tomcat的Repository，我们通过tag来区分镜像版本

• Registry：注册服务器，管理镜像仓库，起到的是服务器的作用，比如官方的是Docker Hub，它是开源的，我们一般通过docker pull默认是拉取官方镜像仓库的镜像，当然我们也可以自己部署一个，拉取我们私有仓库镜像只需加上私有仓库IP+端口命令格式

Docker Registry中的镜像通常由开发人员制作，而后推送至“公共”或“私有”Registry上保存，供其他人员使用，例如“部署”到生产环境。

docker镜像的制作

基于容器制作镜像

Usage：

docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

Options	Default	Description
—author, -a		Author (e.g., “John Hannibal Smith [email protected]”)
-c, --change list		Apply Dockerfile instruction to the created image
-m, --message string		Commit message
-p, --pause	true	Pause container during commit

[[e-mail] ~]# docker pull busybox
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/busybox
0669b0daf1fb: Pull complete 
Digest: sha256:b26cd013274a657b86e706210ddd5cc1f82f50155791199d29b9e86e935ce135
Status: Downloaded newer image for busybox:latest
docker.io/library/busybox:latest
[[e-mail] ~]# docker run --name httpd -it busybox

/ # mkdir data
/ # echo 'hello word' > data/index.html

在创建镜像时，我们不能关闭容器，必须使其处于运行状态，所以我们必须要另起一个终端，然后执行

[[e-mail] ~]# docker commit -p httpd

sha256:89c2de6a0c444932860e6d9014bc9e25966f553b7805f088e0cb4abc364dcc05

[[e-mail] ~]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
<none>              <none>              89c2de6a0c44        9 seconds ago       1.22MB

[[e-mail] ~]# docker tag 89c2de6a0c44 extraordinaryw/httpd:v1

[[e-mail] ~]# docker images
REPOSITORY             TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
extraordinaryw/httpd   v1                  89c2de6a0c44        2 minutes ago       1.22MB

需要注意的是，我们的仓库名叫httpd，所以我们要在Docker Hub上创建一个名为httpd的仓库，然后再将我们做好的镜像push上去

[[e-mail] ~]# docker login
Login with your Docker ID to push and pull images from Docker Hub. If you don't have a Docker ID, head over to https://hub.docker.com to create one.
Username: extraordinaryw       
Password: 
WARNING! Your password will be stored unencrypted in /root/.docker/config.json.
Configure a credential helper to remove this warning. See
https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-store

Login Succeeded
[[e-mail] ~]# docker commit  -c 'CMD ["/bin/httpd","-f","-h","/data"]' -p httpd extraordinaryw/httpd:v2
sha256:2cce0fb6c7f0311e77694cd3c6bc3d34d99789e891e2dc70081559bfcbd8a295
[[e-mail] ~]# docker push extraordinaryw/httpd:v2
The push refers to repository [docker.io/extraordinaryw/httpd]
f18103220dd0: Layer already exists 
a6d503001157: Layer already exists 
v2: digest: sha256:31f0a75c35e20719cd7b79bdeac72c62d1f4249c35fb8c96982c698a911ec538 size: 734

使用镜像创建容器

[[e-mail] ~]# docker run --name http -d extraordinaryw/httpd:v2
96dac91a1e95edb270a5683a48f119ee0b8ba282b7852160f51899321b22de5f

使用docker inspect命令查看httpd容器启动的默认进程是什么，以及其IP地址，然后用curl命令访问该IP，看是否能访问到网页

[[e-mail] ~]# curl 172.17.0.3
hello word

镜像的导入与导出

我们可以在已有镜像的基础上把镜像打包成一个压缩文件，然后拷贝到另一台主机上将其导入，这就是镜像的导入和导出功能。

docker中我们使用docker save进行导出，使用docker load进行导入。

在已生成镜像的主机上执行docker save导出镜像

[[e-mail] ~]# docker save -o httpd.gz extraordinaryw/httpd:v2
[[e-mail] ~]# ls
anaconda-ks.cfg httpd.gz

在另一台没有镜像的主机上执行docker load导入镜像

[[e-mail] ~]# docker load -i httpd.gz

extraordinaryw/httpd:v2
[[e-mail] ~]# ls
anaconda-ks.cfg httpd.gz

在另一台没有镜像的主机上执行docker load导入镜像

[[e-mail] ~]# docker load -i httpd.gz