4.1 镜像是什么 & 镜像的特点

镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件，它包含运行某个软件所需的所有内容，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。

1. UnionFS（联合文件系统）

UnionFS（联合文件系统）：Union文件系统（UnionFS）是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下(unite several directories into a single virtual filesystem)。Union 文件系统是 Docker 镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。

特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录

2. Docker镜像加载原理

docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统称为UnionFS。

bootfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel, bootloader主要是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是bootfs。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。

rootfs (root file system) ，在bootfs之上。包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等。

思考：平时我们安装进虚拟机的CentOS都是好几个G，为什么docker这里才200M？？

对于一个精简的OS，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用Host的kernel，自己只需要提供 rootfs 就行了。由此可见对于不同的linux发行版, bootfs基本是一致的, rootfs会有差别, 因此不同的发行版可以公用bootfs。

3. 镜像分层

我们在pull镜像的时候，可以看到docker的镜像好像是一层一层的在下载。

拿tomcat为例，一个单独的tomcat一般只有100多M，但是docker拉取的镜像有400多M，这是为什么？

因为tomcat的运行不仅仅只需要tomcat，还需要java、centos等等依赖，所以docker的tomcat镜像中会包含有java、centos等等，所以会很大。

为什么docker镜像要采用这种分层结构？

最大的一个好处就是 - 共享资源。

比如：有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么宿主机只需在磁盘上保存一份base镜像，同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

4. 镜像的特点

Docker镜像都是只读的，当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。

4.2 Docker镜像commit操作补充

docker commit提交容器副本使之成为一个新的镜像

docker commit -m=“提交的描述信息” -a=“作者” 容器ID 要创建的目标镜像名:[标签名]

案例演示

① 拉取tomcat镜像并运行

从Hub上下载tomcat镜像到本地并成功运行：

docker pull tomcat
# 这里将host的8888端口映射到容器的8080端口
docker run -it -p 8888:8080 tomcat

• -p 主机端口:docker容器端口 几种端口映射写法

• -P 随机分配端口

• i：交互

• t：终端

我这里虚拟机没有GUI，所以需要通过windows的浏览器来访问tomcat，先看看防火墙是否开启以及是否开放了8888端口的访问权限。

firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=8888/tcp
firewall-cmd --reload

然后访问还是404。搜了一圈，解决办法：Docker方式启动tomcat,访问首页出现404错误

是因为docker的tomcat中/usr/local/tomcat下的webapps文件夹是空的，而原本应该在webapps文件夹下的内容都在旁边的webapps.dist文件夹中。

# 进入正在运行的容器目录
docer exec -it tomcat容器ID /bin/bash
# 将webapps.dist命名为webapps即可，在此之前可以吧webapps重命名成别的名字
mv webapps webapps2
mv webapps.dist webapps

访问成功：

退出（停止）tomcat：ctrl+c。

如果使用docker run -it -P tomcat命令：随机分配一个端口号，映射给8080

② 使用commit提交我们修改过的tomcat

docker commit -m "rename webapps.dist to webapps" -a "mrlinxi" 85fc7f7c0182 mrlinxi/tomcat:0.1

新建并运行一个我们自己修改过的tomcat容器

docker run -it -p 3333:8080 mrlinxi/tomcat:0.1 注意版本号不要掉了不然docker会到仓库中找latest版本的mrlinxi/tomcat，显然是找不到的。

访问成功

③ 后台运行-d

docker run -d -p 8888:8080 mrlinxi/tomcat:0.1 后台启动tomcat。

可以通过docker attach 容器ID 或者 docker exec -it 容器ID 进入交互页面。

五、Docker容器数据卷

5.1 容器数据卷简述

先来看看Docker的理念：

• 将运用与运行的环境打包形成容器运行 ，运行可以伴随着容器，但是我们对数据的要求希望是持久化的

• 容器之间希望有可能共享数据

Docker容器产生的数据，如果不通过docker commit生成新的镜像，使得数据做为镜像的一部分保存下来，那么当容器删除后，数据自然也就没有了。为了能保存数据在docker中我们使用卷。

一句话：有点类似我们Redis里面的rdb和aof文件。

卷就是目录或文件，存在于一个或多个容器中，由docker挂载到容器，但不属于联合文件系统，因此能够绕过Union File System提供一些用于持续存储或共享数据的特性：卷的设计目的就是数据的持久化，完全独立于容器的生存周期，因此Docker不会在容器删除时删除其挂载的数据卷。

特点：

1. 数据卷可在容器之间共享或重用数据

2. 卷中的更改可以直接生效

3. 数据卷中的更改不会包含在镜像的更新中

4. 数据卷的生命周期一直持续到没有容器使用它为止

5. 容器卷也可以完成主机到容器、容器到主机的数据共享（类似于 docker cp）

5.2 容器数据卷案例

1. 命令添加

命令：docker run -it -v /宿主机绝对路径目录:/容器内目录 镜像名

添加之前：

执行docker run -it -v /myDataVolume:/dataVolumeContainer centos

可以看到宿主机跟容器中都生成了对应文件夹：

备注：Docker挂载主机目录Docker访问出现cannot open directory .: Permission denied

解决办法：在挂载目录后多加一个--privileged=true参数即可

检查是否挂载成功：docker inspect 容器ID

① 容器和宿主机之间数据共享

可以看到实现了宿主机跟容器之间的双向同步。

② 容器停止退出后，主机修改后数据是否同步

容器先停止退出、主机修改host.txt、容器重启进入、查看主机修改过的host.log

③ 命令（带权限）

带权限的命令：docker run -it -v /宿主机绝对路径目录:/容器内目录:ro 镜像名

ro表示read only只读。

执行：docker run -it -v /myDataVolume:/dataVolumeContainer:ro centos

2. DockerFile添加

具体描述放到后面讲，这里先使用。

主机根目录下新建mydocker文件夹并进入：mkdir mydocker

可在Dockerfile中使用VOLUME指令来给镜像添加一个或多个数据卷：

VOLUME["/dataVolumeContainer","/dataVolumeContainer2","/dataVolumeContainer3"]

说明：

出于可移植和分享的考虑，用-v 主机目录:容器目录这种方法不能够直接在Dockerfile中实现。

由于宿主机目录是依赖于特定宿主机的，并不能够保证在所有的宿主机上都存在这样的特定目录。

File构建：

创建一个文件Dockerfile，然后添加以下内容：

vim Dockerfile
# volume test
FROM centos   
VOLUME ["/dataVolumeContainer1","/dataVolumeContainer2"]
CMD echo "finished,--------success1"
CMD /bin/bash

build后生成镜像：获得一个新的镜像

docker build -f /mydocker/Dockerfile -t mrlinxi/centos .

run我们设置好的容器：

docker run -it 27ffb21c539d /bin/bash

可以看到容器内已经创建好了卷地址。

通过上述步骤，容器内的卷目录地址已经知道，对应的主机目录地址哪？？

通过docker inspect 容器ID查看

5.3 数据卷容器

1. 总体介绍

命名的容器挂载数据卷，其它容器通过挂载这个(父容器)实现数据共享，挂载数据卷的容器，称之为数据卷容器。实际上就是通过父容器传递数据卷的配置，通过传递数据卷的配置，将不同容器挂载到宿主机的相同目录下，从而实现各容器之间的数据传递。

以上一步新建的镜像mrlinxi/centos为模板并运行容器dc01/dc02/dc03，他们已经具有容器卷/dataVolumeContainer1和/dataVolumeContainer2

2. 容器间传递共享(--volumes-from)

先启动一个父容器dc01，在dataVolumeContainer2中新增内容

docker run -it --name dc01 mrlinxi/centos
cd dataVolumeContainer2
touch doc1.txt

然后ctrl+p+q退出

dc02/dc03继承自dc01，通过--volumes-from继承

docker run -it --name dc02 --volumes-from dc01 mrlinxi/centos

然后在dc02和dc03的dataVolumeContainer2中分别添加各自的内容

docker run -it --name dc02 --volumes-from dc01 mrlinxi/centos
cd dataVolumeContainer2
touch doc2.txt

docker run -it --name dc03 --volumes-from dc01 mrlinxi/centos
cd dataVolumeContainer2
touch doc3.txt

回到dc01可以看到02/03各自添加的都能共享了

同理，dc02跟dc03里面都有其他容器的数据

删除dc01，dc02修改后dc03可否访问

删除dc01后，dc02和dc03之间的数据共享并不受影响。

--volumes-from可以理解为继承数据卷的配置，即便删除了dc01，但是配置没有动依然可以同步数据

可以docker inspect查一下，宿主目录是同一个

结论：容器之间配置信息的传递，数据卷的生命周期一直持续到没有容器使用它为止