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3.Docker镜像和容器卷

Docker镜像简介​

Docker 镜像是一个轻量级、独立、可执行的软件包，其中包含运行应用程序所需的所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。

Docker 镜像是由文件系统叠加层组成的，每个层都包含了对文件系统的一系列更改。这使得镜像的构建和分发变得高效，因为多个镜像可以共享相同的基础层。当你启动一个容器时，Docker 引擎会将这些层叠加在一起，形成一个文件系统，然后在其上运行应用程序。

Docker镜像加载原理​

关键概念​

联合文件系统（UnionFs）​

联合文件系统（Union File System）是一种文件系统的组织方式，它允许将多个文件系统叠加在一起，形成一个单一的文件系统视图。Docker 使用联合文件系统的概念来实现镜像的分层和构建。每个 Docker 镜像都由多个图层（layers）组成，这些图层按顺序叠加在一起，形成一个联合文件系统。每个图层都代表了文件系统的一部分，其中包含了应用程序的代码、库、配置文件等。这种叠加结构有助于镜像的构建和管理。

图层（Layer）​

Docker 镜像由多个图层组成。每个图层代表了对文件系统的一系列更改。这些图层是只读的，且相互独立。当你构建一个新的镜像时，Docker 将每个图层作为一个增量添加到镜像中。

图层特点​
  1. 只读性（Read-Only）： 每个图层都是只读的。这意味着一旦图层被创建，它的内容就不能被修改。这确保了镜像的不可变性，即一个已经构建的镜像不会被改变。
  2. 增量性（Incremental）： 每个图层都代表对文件系统的一系列更改。当构建一个新的镜像时，Docker 只需将新增的或修改过的文件添加到一个新的图层中，而不需要复制整个文件系统。这种增量构建方式使得镜像的构建和分发更加高效。
  3. 可重用性（Reusable）： 由于图层的增量性，不同的镜像可以共享相同的底层图层。这提高了镜像的可重用性，减少了磁盘空间的占用，也加速了构建和推送镜像的速度。
  4. 层叠结构（Layered Structure）： 多个图层按照顺序叠加在一起，形成联合文件系统。这种层叠结构使得镜像的构建和管理变得更加灵活，同时也支持版本控制。每个图层都可以看作是一个对文件系统的快照。
  5. 容器之间共享底层图层（Sharing of Layers）： 当多个容器共享相同的基础镜像时，它们会共享底层图层，从而减少磁盘空间的占用。这种共享也使得容器的启动更加快速，因为它们可以共享已经加载的图层。

镜像加载过程​

当你运行 docker run 命令启动一个容器时，Docker 引擎会从指定的镜像中创建一个容器实例。在这个过程中，Docker 引擎会将镜像的各个图层叠加在一起，形成容器的文件系统。这个文件系统是只读的，因为图层是只读的，但容器会在其上添加一个可写的层，以便存储容器运行时的变化。

以下是 Docker 镜像加载过程的详细步骤：

  1. 启动容器： 镜像加载的过程通常始于用户运行 docker run 命令。Docker 引擎创建并启动一个新的容器实例。
  2. 查找镜像： Docker 引擎首先会检查本地系统中是否存在所需的镜像。如果镜像不存在本地，引擎会尝试从 Docker Hub 或其他远程镜像仓库下载镜像。镜像包含了容器运行所需的文件系统、配置信息等。
  3. 加载镜像： 下载完镜像后，Docker 引擎会将镜像加载到本地系统中。加载镜像的过程涉及将镜像的各个图层解压并叠加在一起，形成容器的文件系统。这个文件系统包括了所有镜像中定义的文件和目录。
  4. 创建可写层： 一旦只读的镜像层加载完成，Docker 引擎在其上创建一个可写层，用于存储容器运行时的变化。这个可写层允许容器在运行时修改文件系统，而不影响镜像的原始内容。
  5. 容器启动： Docker 引擎使用容器运行时启动容器。容器运行时负责创建容器进程、配置网络和存储等环境，并启动容器中的应用程序。容器进程运行在容器的文件系统上，这个文件系统是由镜像的图层叠加而成的。
  6. 容器执行： 一旦容器启动，其中的应用程序开始执行。容器运行时会监视容器的状态，同时将容器的标准输入、输出和错误连接到主机的标准输入、输出和错误，使得用户可以与容器进行交互。

示例：

下图是一个启动镜像的操作

[fams_itoper01@ca-s2104 ~]$ sudo docker run mysql:8.2 mysql			#启动镜像
Unable to find image 'mysql:8.2' locally					#查找镜像
8.2: Pulling from library/mysql							#拉取镜像
558b7d69a2e5: Downloading [===================>      ]  19.89MB/51.32MB		#加载镜像
599b67b0dd6a: Download complete 
50314d46ce2b: Download complete 
494babc92263: Download complete 
02548e6f2dbf: Download complete 
a9e5e2637e0d: Download complete 
657b198fe6b7: Downloading [=>                        ]   1.62MB/62.57MB
215a2b0eabbf: Waiting 
377a4c7a89c5: Waiting 
4bfe599fe218: Waiting

Docker容器卷​

容器卷（Container Volume）是 Docker 中用于在容器和主机之间共享数据的一种机制。容器卷提供了一种持久化存储的方式，使得容器可以在其生命周期内保留和访问数据，即使容器被停止和删除后，数据依然可以保留在卷中。

容器卷的一些关键特点：

  1. 数据持久性： 容器卷是一个持久性存储卷，其数据可以在容器之间共享，并且在容器被删除后数据依然存在。这使得容器可以在不丢失数据的情况下启动、停止和重新启动。
  2. 容器之间共享： 容器卷可以被多个容器共享。这意味着你可以创建一个卷，然后将其挂载到多个容器中，使这些容器可以访问相同的数据。
  3. 主机和容器之间的数据传递： 容器卷还可以用于在容器和主机之间传递数据。主机上的数据可以通过挂载卷到容器中来提供给容器使用，而容器中的数据也可以通过卷挂载到主机上进行持久化储。
  4. 独立于容器的生命周期： 容器卷的生命周期独立于容器的生命周期。当容器被删除时，卷中的数据不会随之删除，除非明确删除卷。

相关命令​

通过 docker run 命令的 -v 或 --volume 选项来指定卷的挂载点。

docker run -v /host/path:/container/path my-image	#主机目录：容器目录

把主机上的 /host/path 目录挂载到容器中的 /container/path 目录。

启动起来后，可以通过 docker inspect 容器id 查看挂载信息

sudo docker inspect d5e41faf16d1

挂载信息字段如下：

        "Mounts": [
            {
                "Type": "bind",
                "Source": "/data/backups/mysql",
                "Destination": "/data/mysqlBackup",
                "Mode": "rw",
                "RW": true,
                "Propagation": "rprivate"
            },
            {
                "Type": "bind",
                "Source": "/data/databases/mysql",
                "Destination": "/var/lib/mysql",
                "Mode": "rw",
                "RW": true,
                "Propagation": "rprivate"
            }
        ],

其他参数简介​

命令示例：

docker run --name some-mysql -p 3310:3306-v /my/own/datadir:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw -d mysql:5.7

解释各个选项和参数：

  • --name some-mysql: 为容器指定一个名字，这里是 "some-mysql"。
  • -p 3310:3306: 将主机的端口 3310 映射到容器的端口 3306。这允许通过主机的 3310 端口访问容器中运行的 MySQL 服务。
    • -p : 映射指定端口
    • -P : 映射随机端口，将内网端口随机映射到外网端口
  • -v /my/own/datadir:/var/lib/mysql: 使用容器卷，将主机上的 /my/own/datadir 目录挂载到容器中的 /var/lib/mysql 目录。这样做的目的是将 MySQL 的数据目录持久化到主机上，以便数据在容器停止或删除后仍然保留。
  • -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw: 设置 MySQL 数据库的 root 用户的密码为 "my-secret-pw"。这是通过环境变量来传递 MySQL 镜像的配置参数。
  • -d: 在后台运行容器（detached 模式）。不输出安装信息。
  • mysql:8.2: 指定要运行的 Docker 镜像，这里是 MySQL 8.2 版本。

Dockerfile​