Docker（三）：基本概念

二、💖基本概念

1. 镜像 Image

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。

2. 容器 Container

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。

3. 仓库 Registry

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。

3.1 Docker Registry 公开服务

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。

3.2 私有 Docker Registry

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。

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