Docker 镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。
镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。
要想更深入的了解 Docker 镜像,镜像的原理也必不可少。
镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,而是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。
Docker 在设计时,就充分利用分层存储(Union FS)的技术,将其设计为分层存储的架构。
分层存储(Union FS):即 统一文件系统(Union File System)技术能够将不同的层整合成一个文件系统,为这些层提供了一个统一的视角,这样就隐藏了多层的存在,在 用户 的角度看来,只存在一个文件系统。
镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变(只读层),后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。
也可以将镜像理解为一堆只读层(read-only layer)的俯视视角,如下图:
从左边我们看到了多个只读层,它们重叠在一起。除了最下面一层,其它层都会有一个指针指向下一层。这些层是Docker内部的实现细节,并且能够在主机(运行Docker的机器)的文件系统上访问到。
另外分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。
关于镜像构建,将会在后续相关章节中做进一步的讲解。
镜像(Image)和容器(Container)的关系,就像是面向对象程序设计中的类和实例一样,镜像是静态的定义,容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。
容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。因此容器可以拥有自己的root文件系统、自己的网络配置、自己的进程空问,甚至自己的用户D空间。
容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。
前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。每一个容器运行时,是以镜像为基础层,在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个是为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层(读写层)。
要点:容器 = 镜像 + 读写层。
容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。
按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。
数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器删除或者重新运行之后,数据却不会丢失。
镜像构建完成后,可以很容易的在当前宿主机上运行,但是,如果需要在其它服务器上使用这个镜像,我们就需要一个集中的存储、分发镜像的服务,Docker Registry就是这样的服务。
一个Docker Registry中可以包含多个仓库(Repository);每个仓库可以包含多个标签(Tag);每个标签对应一个镜像。
通常,一个仓库会包含同一个软件不同版本的镜像,而标签就常用于对应该软件的各个版本。
我们可以通过<仓库名>:<标签>
的格式来指定具体是这个软件哪个版本的镜像。如果不给出标签,将以latest作为默认标签。
以Ubuntu
镜像为例,ubuntu
是仓库的名字,其内包含有不同的版本标签,如,14.04,16.04。我们可以通过ubuntu:14.04
,或者ubuntu:16.04
来具体指定所需哪个版本的镜像。如果忽略了标签,比如ubuntu,那将视为ubuntu:latest
。
仓库名经常以两段式路径形式出现,比如jwilder/nginx-proxy
,前者往往意味着 DockerRegistry 多用户环境下的用户名,后者则往往是对应的软件名。但这并非绝对,取决于所使用的具体 Docker Registry 的软件或服务。
Docker Registry 公开服务是开放给用户使用、允许用户管理镜像的 Registry 服务。一般这类公开服务允许用户免费上传、下载公开的镜像,并可能提供收费服务供用户管理私有镜像。
最常使用的 Registry 公开服务是官方的Docker Hub,这也是默认的 Registry,并拥有大量的高质量的官方镜像。
除此以外,还有CoreOS的Quay.io(https://cloud.tencent.com/developer/article/%5BQuay%5D(https://quay.io/repository/%29),CoreOS 相关的镜像存储在这里;Google 的Google Container Registry,Kubernetes的镜像使用的就是这个服务。
由于某些原因,在国内访问这些服务可能会比较慢。国内的一些云服务商提供了针对 Docker Hub 的镜像服务(Registry Mirror),这些镜像服务被称为加速器。常见的有阿里云加速器、DaoCloud 加速器(https://cloud.tencent.com/developer/article/%5B%E9%81%93%E5%AE%A2%E9%95%9C%E5%83%8F%E7%AB%99%20(daocloud.io%29%5D(https://www.daocloud.io/mirror#accelerator-doc%29)等。使用加速器会直接从国内的地址下载 Docker Hub 的镜像,比直接从 Docker Hub 下载速度会提高很多。在安装 Docker一节中有详细的配置方法。
除了使用公开服务外,用户还可以在本地搭建私有 Docker Registry。Docker 官方提供了Docker Registry镜像,可以直接使用做为私有 Registry 服务。
在私有仓库一节中,会有进一步的搭建私有 Registry 服务的讲解。
原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。
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