Docker容器和鏡像

這篇文章希望能夠幫助讀者深入理解Docker的命令士袄,還有容器(container)和鏡像(image)之間的區(qū)別孝治,并深入探討容器和運(yùn)行中的容器之間的區(qū)別担巩。

Image Definition

鏡像(Image)就是一堆只讀層(read-only layer)的統(tǒng)一視角榨馁,也許這個(gè)定義有些難以理解森篷,下面的這張圖能夠幫助讀者理解鏡像的定義薛耻。

從左邊我們看到了多個(gè)只讀層营罢,它們重疊在一起。除了最下面一層饼齿,其它層都會(huì)有一個(gè)指針指向下一層饲漾。這些層是Docker內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),并且能夠在主機(jī)(譯者注:運(yùn)行Docker的機(jī)器)的文件系統(tǒng)上訪問到缕溉。統(tǒng)一文件系統(tǒng)(union file system)技術(shù)能夠?qū)⒉煌膶诱铣梢粋€(gè)文件系統(tǒng)考传,為這些層提供了一個(gè)統(tǒng)一的視角,這樣就隱藏了多層的存在证鸥,在用戶的角度看來僚楞,只存在一個(gè)文件系統(tǒng)。我們可以在圖片的右邊看到這個(gè)視角的形式枉层。

你可以在你的主機(jī)文件系統(tǒng)上找到有關(guān)這些層的文件泉褐。需要注意的是,在一個(gè)運(yùn)行中的容器內(nèi)部鸟蜡,這些層是不可見的膜赃。在我的主機(jī)上,我發(fā)現(xiàn)它們存在于/var/lib/docker/aufs目錄下揉忘。

# sudo tree -L 1 /var/lib/docker/

/var/lib/docker/
├── aufs
├── containers
├── graph
├── init
├── linkgraph.db
├── repositories-aufs
├── tmp
├── trust
└── volumes
7 directories, 2 files

Container Definition

容器(container)的定義和鏡像(image)幾乎一模一樣财剖,也是一堆層的統(tǒng)一視角,唯一區(qū)別在于容器的最上面那一層是可讀可寫的癌淮。

細(xì)心的讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn),容器的定義并沒有提及容器是否在運(yùn)行沦补,沒錯(cuò)乳蓄,這是故意的。正是這個(gè)發(fā)現(xiàn)幫助我理解了很多困惑夕膀。

要點(diǎn):容器 = 鏡像 + 讀寫層虚倒。并且容器的定義并沒有提及是否要運(yùn)行容器。

接下來产舞,我們將會(huì)討論運(yùn)行態(tài)容器魂奥。

Running Container Definition

一個(gè)運(yùn)行態(tài)容器(running container)被定義為一個(gè)可讀寫的統(tǒng)一文件系統(tǒng)加上隔離的進(jìn)程空間和包含其中的進(jìn)程。下面這張圖片展示了一個(gè)運(yùn)行中的容器易猫。

正是文件系統(tǒng)隔離技術(shù)使得Docker成為了一個(gè)前途無量的技術(shù)耻煤。一個(gè)容器中的進(jìn)程可能會(huì)對(duì)文件進(jìn)行修改、刪除、創(chuàng)建哈蝇,這些改變都將作用于可讀寫層(read-write layer)棺妓。下面這張圖展示了這個(gè)行為。

我們可以通過運(yùn)行以下命令來驗(yàn)證我們上面所說的:

docker run ubuntu touch happiness.txt

即便是這個(gè)ubuntu容器不再運(yùn)行炮赦,我們依舊能夠在主機(jī)的文件系統(tǒng)上找到這個(gè)新文件怜跑。

find / -name happiness.txt
/var/lib/docker/aufs/diff/860a7b...889/happiness.txt

Image Layer Definition

為了將零星的數(shù)據(jù)整合起來,我們提出了鏡像層(image layer)這個(gè)概念吠勘。下面的這張圖描述了一個(gè)鏡像層性芬,通過圖片我們能夠發(fā)現(xiàn)一個(gè)層并不僅僅包含文件系統(tǒng)的改變,它還能包含了其他重要信息剧防。

元數(shù)據(jù)(metadata)就是關(guān)于這個(gè)層的額外信息植锉,它不僅能夠讓Docker獲取運(yùn)行和構(gòu)建時(shí)的信息,還包括父層的層次信息诵姜。需要注意汽煮,只讀層和讀寫層都包含元數(shù)據(jù)。

除此之外棚唆,每一層都包括了一個(gè)指向父層的指針暇赤。如果一個(gè)層沒有這個(gè)指針,說明它處于最底層宵凌。

Metadata Location:
我發(fā)現(xiàn)在我自己的主機(jī)上鞋囊,鏡像層(image layer)的元數(shù)據(jù)被保存在名為”json”的文件中,比如說:

/var/lib/docker/graph/e809f156dc985.../json

e809f156dc985...就是這層的id

一個(gè)容器的元數(shù)據(jù)好像是被分成了很多文件瞎惫,但或多或少能夠在/var/lib/docker/containers/<id>目錄下找到溜腐,<id>就是一個(gè)可讀層的id。這個(gè)目錄下的文件大多是運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)瓜喇,比如說網(wǎng)絡(luò)挺益,日志等等。

全局理解(Tying It All Together)

現(xiàn)在乘寒,讓我們結(jié)合上面提到的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)來理解Docker的命令望众。

docker create <image-id>

docker create 命令為指定的鏡像(image)添加了一個(gè)可讀寫層,構(gòu)成了一個(gè)新的容器伞辛。注意烂翰,這個(gè)容器并沒有運(yùn)行。

docker start <container-id>

Docker start命令為容器文件系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)進(jìn)程隔離空間蚤氏。注意甘耿,每一個(gè)容器只能夠有一個(gè)進(jìn)程隔離空間。

docker run <image-id>

看到這個(gè)命令竿滨,讀者通常會(huì)有一個(gè)疑問:docker start 和 docker run命令有什么區(qū)別佳恬。

從圖片可以看出捏境,docker run 命令先是利用鏡像創(chuàng)建了一個(gè)容器,然后運(yùn)行這個(gè)容器殿怜。這個(gè)命令非常的方便典蝌,并且隱藏了兩個(gè)命令的細(xì)節(jié),但從另一方面來看头谜,這容易讓用戶產(chǎn)生誤解骏掀。

題外話:繼續(xù)我們之前有關(guān)于Git的話題,我認(rèn)為docker run命令類似于git pull命令柱告。git pull命令就是git fetch 和 git merge兩個(gè)命令的組合截驮,同樣的,docker run就是docker create和docker start兩個(gè)命令的組合际度。

docker ps

docker ps 命令會(huì)列出所有運(yùn)行中的容器葵袭。這隱藏了非運(yùn)行態(tài)容器的存在,如果想要找出這些容器乖菱,我們需要使用下面這個(gè)命令坡锡。

docker ps –a

docker ps –a命令會(huì)列出所有的容器,不管是運(yùn)行的窒所,還是停止的鹉勒。

docker images

docker images命令會(huì)列出了所有頂層(top-level)鏡像。實(shí)際上吵取,在這里我們沒有辦法區(qū)分一個(gè)鏡像和一個(gè)只讀層禽额,所以我們提出了top-level鏡像。只有創(chuàng)建容器時(shí)使用的鏡像或者是直接pull下來的鏡像能被稱為頂層(top-level)鏡像皮官,并且每一個(gè)頂層鏡像下面都隱藏了多個(gè)鏡像層脯倒。

docker images –a

docker images –a命令列出了所有的鏡像,也可以說是列出了所有的可讀層捺氢。如果你想要查看某一個(gè)image-id下的所有層藻丢,可以使用docker history來查看。

docker stop <container-id>

docker stop命令會(huì)向運(yùn)行中的容器發(fā)送一個(gè)SIGTERM的信號(hào)摄乒,然后停止所有的進(jìn)程郁岩。

docker kill <container-id>

docker kill 命令向所有運(yùn)行在容器中的進(jìn)程發(fā)送了一個(gè)不友好的SIGKILL信號(hào)。

docker pause <container-id>

docker stop和docker kill命令會(huì)發(fā)送UNIX的信號(hào)給運(yùn)行中的進(jìn)程缺狠,docker pause命令則不一樣,它利用了cgroups的特性將運(yùn)行中的進(jìn)程空間暫停萍摊。具體的內(nèi)部原理你可以在這里找到:https://www.kernel.org/doc/Doc ... m.txt挤茄,但是這種方式的不足之處在于發(fā)送一個(gè)SIGTSTP信號(hào)對(duì)于進(jìn)程來說不夠簡單易懂,以至于不能夠讓所有進(jìn)程暫停冰木。

docker rm <container-id>

docker rm命令會(huì)移除構(gòu)成容器的可讀寫層穷劈。注意笼恰,這個(gè)命令只能對(duì)非運(yùn)行態(tài)容器執(zhí)行。

docker rmi <image-id>

docker rmi 命令會(huì)移除構(gòu)成鏡像的一個(gè)只讀層歇终。你只能夠使用docker rmi來移除最頂層(top level layer)(也可以說是鏡像)社证,你也可以使用-f參數(shù)來強(qiáng)制刪除中間的只讀層。

docker commit <container-id>

docker commit命令將容器的可讀寫層轉(zhuǎn)換為一個(gè)只讀層评凝,這樣就把一個(gè)容器轉(zhuǎn)換成了不可變的鏡像追葡。

docker build

docker build命令非常有趣,它會(huì)反復(fù)的執(zhí)行多個(gè)命令奕短。

我們從上圖可以看到宜肉,build命令根據(jù)Dockerfile文件中的FROM指令獲取到鏡像,然后重復(fù)地1)run(create和start)翎碑、2)修改谬返、3)commit。在循環(huán)中的每一步都會(huì)生成一個(gè)新的層日杈,因此許多新的層會(huì)被創(chuàng)建遣铝。

docker exec <running-container-id>

docker exec 命令會(huì)在運(yùn)行中的容器執(zhí)行一個(gè)新進(jìn)程。

docker inspect <container-id> or <image-id>

docker inspect命令會(huì)提取出容器或者鏡像最頂層的元數(shù)據(jù)莉擒。

docker save <image-id>

docker save命令會(huì)創(chuàng)建一個(gè)鏡像的壓縮文件酿炸,這個(gè)文件能夠在另外一個(gè)主機(jī)的Docker上使用。和export命令不同啰劲,這個(gè)命令為每一個(gè)層都保存了它們的元數(shù)據(jù)梁沧。這個(gè)命令只能對(duì)鏡像生效。

docker export <container-id>

docker export命令創(chuàng)建一個(gè)tar文件蝇裤,并且移除了元數(shù)據(jù)和不必要的層廷支,將多個(gè)層整合成了一個(gè)層,只保存了當(dāng)前統(tǒng)一視角看到的內(nèi)容(譯者注:expoxt后的容器再import到Docker中栓辜,通過docker images –tree命令只能看到一個(gè)鏡像恋拍;而save后的鏡像則不同,它能夠看到這個(gè)鏡像的歷史鏡像)藕甩。

docker history <image-id>

docker history命令遞歸地輸出指定鏡像的歷史鏡像施敢。

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