Docker 镜像与容器
1. 是什么
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。
1.1 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。
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
1.2 Docker镜像加载原理
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。
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。
我们平时安装进虚拟机的Centos都是好几个G,为什么docker里才215M ?
对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、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 就行了。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。
1.3 镜像分层
以我们的pull为例，在下载的过程中我们可以看到docker的镜像好像是在一层一层的在下载
Docker镜像为什么要使用这种分层结构？
最大的一个好处就是 - 共享资源
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存一份base镜像，
同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。
2. Docker镜像和容器的存储结构
Docker为了节约存储空间以及共享数据，会对镜像和容器进行分层。不同镜像可以共享相同数据。例如，从同一个基础镜像中生成的子镜像可以共享基础镜像，从同一个镜像启动的不同容器也可以共享这个镜像。
Docker为了加快容器启动速度，在启动容器时，会在镜像上为容器分配一个可写的数据层，在容器运行中，新增、修改和删除的数据都会保存在这个容器层中。
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。
这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。
2.1 镜像和镜像层
每个镜像都由多个镜像层组成。这些镜像层都是只读的，从下往上，以栈的方式组合在一起，形成容器的跟文件系统。如下图是Ubuntu15.0.4的镜像结构图，该镜像由4个镜像层组成。
Docker的存储驱动用于管理这些镜像层，对外提供一个单一的文件系统。
使用Ubuntu15.0.4镜像启动一个容器。容器的存储空间由两部分组成，底部是镜像层，顶部是容器层。镜像层是只读层，容器层是可读可写层。容器运行时，涉及文件写操作都是在容器层中完成。
2.2 容器和容器层
容器和镜像都由多个层组成，最大的区别就是容器的最上面一层是读写层。读写层，叫做容器层。而镜像的所有层都是只读层，叫做镜像层。
容器启动后，Docker Daemon会在这个容器使用的镜像上添加一个容器层。容器运行时，所有写操作都是在容器层进行。
每个容器运行时，都有自己的容器层，并在容器层中保存容器运行相关的数据。容器层之下的所有镜像层都是只读，因此多个容器可以共享一个镜像。
例如从Ubuntu15.0.4镜像启动多个容器时，镜像层和容器层的使用情况。
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