詳解docker容器的層的概念

    今天我們看看容器的層的概念。

    上一節(jié)中，我們知道了，容器是一個進(jìn)程，在這個進(jìn)程的基礎(chǔ)上，添加了下面3個部分：

1、啟動Linux Namespace的配置實(shí)現(xiàn)與物理機(jī)的隔離。

2、設(shè)置Cgroups參數(shù)限制容器的資源。

3、生成系統(tǒng)文件目錄，也就是rootfs文件，也叫鏡像文件

    這里需要備注的是：rootfs只是容器需要使用的基本文件的組合，并不包括操作系統(tǒng)內(nèi)核，容器的操作系統(tǒng)內(nèi)核依舊是使用宿主機(jī)的內(nèi)核。當(dāng)然，rootfs的存在，并不是沒有意義，它的存在，使得容器擁有了一個最主要的性能：一致性。

01 容器的一致性

    容器的rootfs打包了操作系統(tǒng)的所有文件和目錄，包含了所有的依賴，有了這個特性，就使得容器無論在本地、云端，用戶只需要解壓打包好的容器鏡像，那么應(yīng)用運(yùn)行的環(huán)境就被搭建好了。

    這就是容器的一致性。

02 層的概念

    "我之所以看的遠(yuǎn)，是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?，牛頓曾經(jīng)這句話在今天也依舊適用。"不要做重復(fù)造輪子的人"，在我們開發(fā)應(yīng)用的時候，我們只需要借助Linux操作系統(tǒng)去開發(fā)即可，我們不需要為了跑我們的應(yīng)用，重新開發(fā)一個Linux系統(tǒng)。

     在容器的使用過程中，如果我們已經(jīng)存在一個已有的MySQL容器鏡像，里面有數(shù)據(jù)A；此時，其他人也想要一個MySQL容器鏡像，導(dǎo)入他們的數(shù)據(jù)B，這個時候，我們只需要在我們自己的MySQL容器刪除數(shù)據(jù)A，再重新導(dǎo)入數(shù)據(jù)B即可。

      在上面描述的場景中，一旦刪除數(shù)據(jù)A，導(dǎo)入數(shù)據(jù)B，那么這個容器我們自己就不能用了，因?yàn)閿?shù)據(jù)A已經(jīng)刪除了。這顯然不是我們想要的結(jié)果。很明顯，數(shù)據(jù)集A和數(shù)據(jù)集B都需要的是一個安裝了MySQL，但是沒有數(shù)據(jù)的容器鏡像（也就是rootfs）。

    Docker軟件在設(shè)計(jì)的時候，引入了"層"的概念，很巧妙的解決了這個問題。

    "層"的概念是通過聯(lián)合文件系統(tǒng)AuFS來實(shí)現(xiàn)的，全稱是Advance UnionFS。它的概念不難理解，舉例如下：

目錄1包含文件a，文件c

目錄2包含文件b，文件c

通過聯(lián)合文件方式，將目錄1和目錄2掛在在目錄3上，此時，目錄3擁有文件a、b、c三個文件。

此時，如果在目錄3中對文件a、b、c進(jìn)行修改，對應(yīng)的目錄1和目錄2也會生效。

     如何通過"聯(lián)合文件系統(tǒng)"實(shí)現(xiàn)層，這個問題其實(shí)比較復(fù)雜，留給有興趣讀者自己思考吧，這里，我們只需要了解層的概念是通過聯(lián)合文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的就行。

下面是一個mysql基礎(chǔ)鏡像的"層"的例子：

[root@VM-0-14-centos ~]# docker image inspect docker.io/mysql 
[
    {
        "Id": "sha256:db2b37ec6181ee1f367363432f841bf3819d4a9f61d26e42ac16e5bd7ff2ec18",
        "RepoTags": [
            "docker.io/mysql:latest"
        ],
......
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:d0fe97fa8b8cefdffcef1d62b65aba51a6c87b6679628a2b50fc6a7a579f764c",
                "sha256:329fe06a30f03f9131ce8d9db2e8a9f725b18efe3457d6f015e1c4d8a3f41a0a",
                "sha256:ec8c80284c72bcf47ffedc0dde4d5792de761d52f974c30d37d52b9ac00e8a2a",
                "sha256:9dae2565e824235798981525d6ff9114817b7139c073e0d216b00ae9e58f74d0",
                "sha256:36b89ee4c647b9c21de8b5476b4922efc873aba69705c169e1a3edcf9128679b",
                "sha256:c21e35e55228365b268f57fac382a6e991db216cb03d9b7079496f5498956ab0",
                "sha256:15b463db445cb750fa6bc908a41fd18e38c4d2a02a978b66beb598c4f3f57b95",
                "sha256:7832ac00d41eda3a773a18408dea0b8e05ddbdd3a1e94afef3b6e3dc6444b7bb",
                "sha256:7f893b7c04ac2f939737d2da4e15af796c7acc0fd10c2951d9ae5bf33ceec2dc",
                "sha256:060fef62a228fff7e9dc3b7008bc9089e642ef29dc699f7e90c36ced5b2e75c6",
                "sha256:af6e790b82373cc65ca73efe5cc8945731525a9dcae6deeea2a5a5802561a72a",
                "sha256:9b0377a95c0e0bd5aa5b220449d17333faaa0e2bd7e8b93565beeadbf3906646"
            ]
        }
    }
]

可以看到，RootFS字樣的就是容器的文件系統(tǒng)，Layers就是“層”。

那么一個docker容器鏡像，分為哪些層呢？？？

按照功能的不同，主要分為只讀層、init層和讀寫層。

只讀層：

只讀層的掛載方式都是只讀的，這些層都是以增量的方式掛載了操作系統(tǒng)的一部分。

可讀寫層：

它是這個鏡像的最頂層，它的掛載方式為讀寫，沒有寫入文件之前，這個目錄是空的，而一旦在容器里面執(zhí)行了寫操作，你修改的內(nèi)容就會通過增量的方式出現(xiàn)在這個層中。

init層：

init層是docker專門生成的一個內(nèi)部層，主要是存放/etc/hosts、/etc/resolv.conf等文件的。

之所以存放這些特定文件，是因?yàn)檫@些文件本來是操作系統(tǒng)的一部分，但是用戶的應(yīng)用程序往往會修改這些文件，這些修改只對當(dāng)前容器有效，我們不希望docker commit的時候，將這些改變同讀寫層一起提交掉。

幾點(diǎn)注意：

1、用戶執(zhí)行docker commit的時候，只會提交讀寫層的內(nèi)容。

2、如果我們要刪除一個只讀層文件a.txt，那么我們只需要在讀寫層寫一個同名的文件.wh.a.txt，這樣，a.txt這個文件就會被.wh.a.txt這個文件給遮擋起來，實(shí)現(xiàn)了刪除的目的。

03 分層設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

   通過分層設(shè)計(jì)，增量式數(shù)據(jù)操作，每次拉取、修改的內(nèi)容，比完整的操作系統(tǒng)??；

   底層只讀層的共享，讓多個容器鏡像使用的總空間，也比每個容器鏡像的總和要??；

   同時，基于容器鏡像的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，可以將各個公司，不同領(lǐng)域的人聯(lián)系起來，更加快速的迭代出新的功能。

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