docker镜像管理基础

ゝ一纸荒年。 2022-12-01 12:18 274阅读 0赞

### docker镜像管理基础 ###

*  镜像的概念
 *  docker镜像层
 *  docker存储驱动
 *   *  AUFS
     *  OverlayFS
     *  DeviceMapper
 *  docker registry
 *  docker镜像的制作
 *   *  Docker Hub
     *  docker镜像的获取
     *  基于容器制作镜像
 *  镜像的导入与导出

# 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**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# docker镜像层 #

--------------------

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
位于下层的镜像称为父镜像（parrent image），最底层的称为基础镜像（base image）；  
最上层为“可读写”层，其下的均为“只读”层。

# docker存储驱动 #

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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。

## 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。

Registry用于保存docker镜像，包括镜像的层次结构和元数据。用户可以自建Registry，亦可使用官方的Docker Hub。  
   
   
docker registry的分类：

*  Sponsor Registry：第三方的Registry，供客户和Docker社区使用
 *  Mirror Registry：第三方的Registry，只让客户使用
 *  Vendor Registry：由发布docker镜像的供应商提供的registry
 *  Private Registry：通过设有防火墙和额外的安全层的私有实体提供的registry

docker registry的组成：

*  **Repository**
    
     *  **由某特定的docker镜像的所有迭代版本组成的镜像仓库**
     *  **一个Registry中可以存在多个Repository**
        
         *  *Repository可分为“顶层仓库”和“用户仓库”*
         *  *用户仓库名称格式为“用户名/仓库名”*
     *  **每个仓库可包含多个Tag(标签)，每个标签对应一个镜像**
 *  **Index**
    
     *  **维护用户帐户、镜像的检验以及公共命名空间的信息**
     *  **相当于为Registry提供了一个完成用户认证等功能的检索接口**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

# docker镜像的制作 #

--------------------

**多数情况下，我们做镜像是基于别人已存在的某个基础镜像来实现的**，我们把它称为base image。比如一个纯净版的最小化的centos、ubuntu或debian。

## Docker Hub ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## docker镜像的获取 ##

# docker pull <registry>[:<port>]/[<namespace>/]<name>:<tag>

## 基于容器制作镜像 ##

//下载busybox
    [root@docker ~]# docker pull busybox
    Using default tag: latest
    latest: Pulling from library/busybox
    61c5ed1cbdf8: Pull complete 
    Digest: sha256:4f47c01fa91355af2865ac10fef5bf6ec9c7f42ad2321377c21e844427972977
    Status: Downloaded newer image for busybox:latest
    docker.io/library/busybox:latest
    
    
    
    //进入容器，创建一个文件
    [root@docker ~]# docker run -it busybox
    / # ls
    bin   dev   etc   home  proc  root  sys   tmp   usr   var
    / # mkdir data
    / # echo 'zyy' > /data/index.html
    / # cat /data/index.html 
    zyy

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

//查看ID
    [root@docker ~]# docker ps
    CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED              STATUS              PORTS               NAMES
    9d670661b044        busybox             "sh"                     About a minute ago   Up About a minute                       sleepy_chaum
    fc3a1a3d46c3        nginx               "/docker-entrypoint.…"   40 minutes ago       Up 25 minutes       80/tcp              mystifying_golick
    
    
    
    //创建镜像
    [root@docker ~]# docker commit -p 9d670661b044
    sha256:46e78224ce17b4b9d1005e482a3b44f29c386d6dfc05333d2857ba9f6e31b39e
    
    
    //查看镜像
    [root@docker ~]# docker images
    REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
    <none>              <none>              46e78224ce17        13 seconds ago      1.22MB
    nginx               latest              4bb46517cac3        12 days ago         133MB
    httpd               latest              a6ea92c35c43        2 weeks ago         166MB
    busybox             latest              018c9d7b792b        4 weeks ago         1.22MB
    
    
    
    //创建到那个仓库与打上tag
    [root@docker ~]# docker tag 46e78224ce17 zyy130988/nginx:v0.1
    
    
    //完成
    [root@docker ~]# docker images
    REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
    zyy130988/nginx     v0.1                46e78224ce17        3 minutes ago       1.22MB
    nginx               latest              4bb46517cac3        12 days ago         133MB
    httpd               latest              a6ea92c35c43        2 weeks ago         166MB
    busybox             latest              018c9d7b792b        4 weeks ago         1.22MB

**创建一个仓库**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

//登录
    [root@docker ~]# docker login
    Username: zyy130988
    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
    
    
    //上传镜像
    [root@docker ~]# docker push zyy130988/nginx:v0.1
    The push refers to repository [docker.io/zyy130988/nginx]
    f356c317e257: Pushed 
    514c3a3e64d4: Pushed 
    v0.1: digest: sha256:cf9ca1704c615518d43c8cc0befb89923c07c4c53d0c680e717ded81cf785e34 size: 734

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

**使用新生成的镜像创建容器**

[root@docker ~]# docker run --name zyy1 -it zyy130988/nginx:v0.1
    WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
    / # cat data/index.html 
    zyy

由此可见，新生成的镜像中是包含了新增的内容的，但是此时有一个问题，那就是容器默认要启动的进程是什么？在这里，默认情况下是启动的sh进程，但我们是要启动一个http站点，所以我们要在创建镜像时将容器默认启动的进程设为httpd，这样一来我们就可以通过新生成的镜像来快速构建一个简单的http站点了。

使用docker inspect命令查看b1容器启动的默认进程是什么

"Cmd": [
                    "sh"
                ],
                "Image": "busybox",
                "Volumes": null,
                "WorkingDir": "",
                "Entrypoint": null,
                "OnBuild": null,
                "Labels": {}

**重新生成镜像并上传**

[root@docker ~]# docker commit -c 'CMD ["/bin/httpd","-f","-h","/data"]' -p 9d670661b044 zyy130988/nginx:v0.2
    sha256:0edc6e679c82af80f16bc2733235de7064dd4151f51d5055ff6d165b4ba407c8
    
    
    [root@docker ~]# docker images
    REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
    zyy130988/nginx     v0.2                0edc6e679c82        10 seconds ago      1.22MB
    zyy130988/nginx     v0.1                46e78224ce17        45 minutes ago      1.22MB
    nginx               latest              4bb46517cac3        12 days ago         133MB
    httpd               latest              a6ea92c35c43        2 weeks ago         166MB
    busybox             latest              018c9d7b792b        4 weeks ago         1.22MB
    
    
    [root@docker ~]# docker push zyy130988/nginx:v0.2

使用新生成的镜像创建容器

[root@docker ~]# docker run --name t1 -d zyy130988/nginx:v0.2
    WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
    ed5a45cc2651bfbb6e488385c07edf4faa88bd3fbd7fad998b8f2da14e249416

使用`docker inspect`命令查看t2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

[root@docker ~]# curl http://172.17.0.4
    zyy

# 镜像的导入与导出 #

**在已生成镜像的主机上执行docker save导出镜像**

[root@docker ~]# docker save -o nginxV0.2.gz zyy130988/nginx:v0.2
    
    [root@docker ~]# ls
    anaconda-ks.cfg  nginxV0.2.gz

**在另一台没有镜像的主机上执行docker load导入镜像**

[root@docker ~]# docker images
    REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
    
    
    [root@docker ~]# docker load -i nginxV0.2.gz 
    Loaded image: zyy130988/nginx:v0.2
    
    
    [root@docker ~]# docker images
    REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
    zyy130988/nginx     v0.2                0edc6e679c82        33 hours ago        1.22MB

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/681910b4ca714a94acc34844660e2086.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/0d5ac0aa7b94456d854ef91f25e2cb1d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221123/77985a0eddd142c9b189fda0f77d6461.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221123/2c6aebf23a674145a26f44312cd55678.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221123/923ee3a9d31d4efea89ab6a39df52a5e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p5eTEzMDk4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221123/fa04299d7e7547f388edf9bea166d865.png