彻底搞懂Docker镜像分层的实现

我来详细讲解“彻底搞懂Docker镜像分层的实现”的完整攻略。

什么是Docker镜像分层

首先，我们需要了解Docker中镜像的概念。Docker镜像是一个只读模板，用于创建Docker容器。每个Docker镜像都由若干个分层构成，每个分层都可以看作是Docker容器文件系统的一个快照。每个分层只包含该层所做的更改。因此，每个镜像只包含对上一层的更改。

Docker镜像分为多个层，而且这些层是唯一的。在创建新的Docker镜像时，会在现有Docker镜像中增加或修改各层内容，这就是所谓的增量操作。每个层次都是唯一的，它们具有自己的ID（哈希值），使Docker能够快速进行增量更新和复用镜像层。

Docker镜像分层的实现

Docker在实现镜像分层时采用的是Copy-on-Write（写时复制）技术。当我们创建一个新镜像时，每一层都会被创建为一个独立的文件系统，并且Docker会在镜像构建时尽可能重用已经存在的层。在对某一层进行修改时，Docker并不会直接修改该层本身，而是会在该层操作的基础上再创建一个新的层次，用于存储修改的内容。如果在这个过程中多个层操作相同的内容，Docker会自动共享这部分内容，以减少空间和时间的浪费。

示例说明

为了更好地理解镜像分层的实现，下面介绍两个示例。

示例1

我们以Alpine Linux 镜像为例。打开终端，输入以下命令：

$ docker pull alpine

拉取完毕后，输入以下命令：

$ docker history alpine

该命令会显示以下内容：

IMAGE          CREATED             CREATED BY                                      SIZE      COMMENT
35154e07079d   6 months ago        /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/sh"]            0B
<missing>      6 months ago        /bin/sh -c #(nop) ADD file:f6e74ebeb2433f...   5.57MB

如上所示，alpine镜像只有两个层次。第一个层次的命令是“CMD ["/bin/sh"]”，表示在容器运行时默认启动Shell，在Alpine镜像启动时执行的命令，并且CMD命令没有前缀，说明它是在Docker Hub中对该镜像的某个基础镜像进行了配置改变；第二个层次的命令是“ADD file:f6e74ebeb2433f...”，表示添加了一个文件到容器中，文件ID为f6e74ebeb2433f。

示例2

我们以 Node.js 镜像为例来更深入地理解Docker镜像分层。在终端中执行以下命令：

$ docker pull node

拉取完毕后，输入以下命令：

$ docker history node

该命令会显示以下内容：

IMAGE          CREATED             CREATED BY                                                                                                 SIZE      COMMENT
b044f0c9daf3   4 days ago          /bin/sh -c #(nop)  CMD ["npm" "start"]                                                                         0B
<missing>      4 days ago          /bin/sh -c #(nop)  EXPOSE 8080                                                                                   0B
<missing>      4 days ago          /bin/sh -c echo "deb http://deb.debian.org/debian stretch non-free" >> /etc/apt/sources.list && apt-get update && apt-get install -y ca-certificates curl apt-transport-https lsb-release && curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_14.x | bash - && apt-get install -y nodejs && rm -rf /var/lib/apt/lists/*   208MB
<missing>      4 days ago          /bin/sh -c #(nop)  MAINTAINER Docker Maintainers <[e-mail]>                                                          0B
<missing>      4 days ago          /bin/sh -c #(nop)  CMD ["bash"]                                                                                 0B
<missing>      4 days ago          /bin/sh -c #(nop) ADD file:d845fde0a3dd2138dd5672898bd1a299cf2e2d9cbae34315f9d71a9038e69697 in /                           125MB

如上所示，node镜像有多个层次。第一个层次的命令是“CMD ["npm" "start"]”，表示容器运行时默认启动Node.js 应用程序；第二个层次的命令是“EXPOSE 8080”，表示容器监听8080端口；第三个层次安装了Node.js和npm；第四个层次是维护者信息，第五个层次是通过“ADD”命令添加一个文件。

以上就是关于彻底搞懂Docker镜像分层的实现的完整攻略，包括了镜像分层的定义、实现原理以及两个示例的说明。