深入理解docker镜像的分层(小白必看)

Docker 镜像是用于创建 Docker 容器的模板，它们包含应用程序代码、运行时、系统工具和库等依赖项。Docker 镜像具有分层结构，每个分层包含了部分文件系统的文件，在 Docker 容器启动时，这些分层会组合成一个完整的文件系统。

镜像分层的原理

每个 Docker 镜像都由多个只读层组成，每个层都是基于上一个层创建的。当容器启动时，Docker 将这些层组合在一起形成容器的文件系统。每个层都由文件或目录的变更组成，这可以是添加、修改或删除文件。因此，如果我们修改了一个镜像的任何层，都会影响到它自身和继承它的所有容器。

以下是一个示例 Docker 镜像的分层结构：

Layer 3 - Modified Files
Layer 2 - Modified Files
Layer 1 - Modified Files
Layer 0 - Base Image

其中：

• Layer 0 是基础镜像，是其他层的基础，包含了操作系统
• Layer 1 包含操作系统上编译的软件（例如Apache）
• Layer 2 包含操作系统和软件上的配置信息
• Layer 3 包含应用程序和数据文件

镜像分层的优点

Docker 镜像的分层结构有以下优点：

• 共享：Docker 镜像的不同部分（层）可以被多个镜像共享。例如，可以有一个镜像作为基础镜像，其他镜像在此基础上构建而来。
• 缓存：Docker 使用每个镜像的层缓存中间状态。如果再次构建一个基于原始镜像的容器时，Docker 会使用缓存而不是再一次构建完整的镜像。
• 聚焦：每个层都包含了完整的文件系统，因此不必将所有文件复制到一个镜像中。这使得镜像更加轻量级。

示例1：创建自定义镜像

以下是一个例子，演示了如何构建自定义 Docker 镜像以及如何利用镜像缓存。

我们假设我们有一个基于 Ubuntu 基础镜像的应用程序，应用程序需要安装 curl 工具。

我们先从 Docker Hub 上拉取 Ubuntu 镜像。

docker pull ubuntu:latest

接下来，我们要在这个镜像上创建一个新层并安装 curl 工具。创建一个名为 Dockerfile 的文件，包含以下内容：

FROM ubuntu:latest
RUN apt-get update && apt-get install -y curl

这个文件告诉 Docker 使用 ubuntu:latest 作为基础镜像，并在上面安装 curl 工具，最后将这个新的镜像保存为 my-ubuntu。要构建自定义镜像，我们运行以下命令：

docker build -t my-ubuntu .

这个命令会读取 Dockerfile 文件中的说明，并构建一个新的 Docker 镜像。我们也可以在本地获得这个镜像，而不是从 Docker Hub 上拉取：

docker images

这会显示本地可用的所有 Docker 镜像，包括我们刚刚构建的 my-ubuntu 镜像。

现在，我们可以运行一个容器，使用我们刚刚构建的镜像，并在启动过程中安装 curl：

docker run -it my-ubuntu /bin/bash

这启动了一个交互式 Shell，我们可以在其中执行一些命令进行测试。例如，使用 curl 命令进行网络请求：

curl -I www.google.com

此时，Docker 会使用之前构建的镜像缓存，因为除了我们添加的 curl 工具层，其他所有层都与之前构建时相同。

示例2：优化 Docker 镜像大小

使用 Docker 镜像时，考虑到其小巧的大小是非常重要的，因此，以下是一些优化 Docker 镜像大小的技巧：

• 减少不必要的软件包和依赖项以及不必要的文件
• 使用多个 FROM 语句以构建更小的镜像
• 使用 alpine 等小型 Linux 发行版作为基础镜像

以下是一个简单的例子，演示如何使用 alpine 作为基础镜像，并创建一个简单的 Python 应用程序：

FROM alpine:latest
RUN apk add --no-cache python3
COPY . /app
WORKDIR /app
ENTRYPOINT ["python3"]
CMD ["app.py"]

这个代码使用了 alpine 作为基础镜像，并在上面安装了 Python3，最后使用 COPY 命令将应用程序代码复制到容器中，使用 ENTRYPOINT 和 CMD 命令定义了容器启动时要运行的 Python 脚本。

通过上述两个示例，我们可以更深入地了解 Docker 镜像的分层结构以及如何使用 Docker 镜像进行应用程序部署。