动力节点Docker深入浅出教程—Docker镜像

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3 Docker镜像3.1 镜像基础3.1.1 镜像简介

镜像是一个轻量级、可执行的独立软件包，也可以说是一个简单的操作系统。镜像包含应用软件和应用软件的运行环境。具体来说，镜像包括运行软件所需的所有内容，包括代码、库、环境变量和配置文件。几乎所有的应用程序都可以直接打包成Docker镜像。由于镜像运行时是容器，容器设计的初衷是快速小巧，所以镜像通常比较小，不包括内核，而是共享宿主机的内核；镜像只包括简单的Shell，或者没有Shell。

3.1.2 镜像仓库分类

镜像仓库Imagege存储在镜像中心 Repository，每个镜像仓库都有大量的相关镜像。根据这些镜像发布者的不同，形成了四种不同的镜像仓库。

3.1.2.1 Docker Official Image

Docker官方镜像仓库。此类仓库中的镜像由Docker官方构建发布，代码质量高，安全，文档完善。此类仓库中的镜像将及时更新。常用的系统、工具软件和中间部件都有相应的官方镜像仓库。例如，Zookeeper、Redis、Nginx等。官方镜像仓库的名称一般直接是这类软件的名称。

3.1.2.2 Verified Publisher

已验证出版商仓库。非Docker官方第三方发布了此类仓库中的镜像。但第三方由Docker公司审核认证，一般为大型企业、团体或组织。审核通过后，Docker公司将向其颁发“VERIFIED PUBLISHER”标识。这个仓库的镜像质量还是有保证的。除官方镜像仓库外，其他都是非官方镜像仓库。非官方镜像仓库名称一般由出版商用户名和软件名组成，形式为:/。

3.1.2.3 Sponsored OSS

由Docker公司赞助开发的镜像仓库。此类仓库中的镜像也由非Docker官方第三方发布，但该镜像的开发由Docker公司赞助。这种类型的第三方通常是个人、团队或组织。这个仓库的镜像质量也有保证。

3.1.2.4 无认证仓库

没有上述标志的仓库。该仓库内镜像质量参差不齐，质量无法保证，使用时应谨慎。

3.1.3 第三方镜像中心

镜像中心默认使用Docker官方Docker Hub。但是，镜像中心可以配置，指定的第三方镜像中心可以使用。第三方镜像中心的仓库名称由三部分组成://。其中< domain-name >是指第三方镜像中心的域名或IP。

3.1.4 镜像定位

任何镜像都可以通过:唯一定位。一般叫镜像版本号。有一个特殊的版本——latest。如果不指定，默认为latest。但是，虽然字面意思是最新版，但一般都存放在最新版，但并不能保证真的是最新版。

3.2 镜像相关命令3.2.1 docker pull3.2.1.1 基本用法

通过docker pull命令可以从docker中指定镜像 hub把它拉到本地。如果没有指定的镜像，就会抛出一个error。例如，下面的命令是拉zookeeper3.7.1版本镜像。

此时默认为latest，pull命令中的也可以不写。

此时可以看出，目前宿主机已经包含了刚刚下载的两个zookeper镜像。

3.2.1.2 简化日志输出

添加选项-q可以简化拉取过程中的日志输出。

3.2.1.3 通过digest拉取

docker pull可以通过镜像的digest拉取。语法格式为docker pull @。

| digest，是镜像内容的Hash值，即所谓的Contentent Hash(内容散列)。只要镜像内容发生变化，其内容散列值就会发生变化。请注意，digest包含前面的sha256，这意味着digest生成中使用的hash算法是sha256。

从Docker digest可以在Hub的具体镜像中看到。

3.2.2 docker images3.2.2.1 基础用法

通过docker images命令可以查看当地所有的镜像资源信息。这些镜像将根据镜像创建的时间由近到远进行排序。

• REPOSITORY：镜像仓库名称
• TAG：镜像版本号
• IMAGE ID：镜像的唯一标志
• CREATE：创建镜像的时间
• SIZE：镜像大小

3.2.2.2 检查指定镜像

docker images可以查看指定镜像的信息。

3.2.2.3 查看完整的镜像ID

默认docker images 显示的镜像id是截取后的显示结果，只显示前12位。使用 --no-trunc 完成的镜像id显示在参数后。

3.2.2.4 看镜像digestt

--digests选项可以查看所有镜像或指定镜像的digest信息。以后会详细学习digest。

3.2.2.5 只显示镜像ID

-Q选项只能显示所有本地镜像的ImageID。这主要是在未来与其他命令一起使用。

3.2.2.6 过滤镜像

-F选项用于过滤指定条件的镜像。以下是一些常用的过滤条件。例如，

dangling=true用于过滤悬虚镜像，即没有Repository和tag的镜像。显示了悬虚镜像的REPOSITORY和TAG。

-f before用于列出在本地镜像中指定镜像创建时间之前创建的所有镜像。

-f since用于列出当地镜像中指定镜像创建时间后创建的所有镜像。

-f reference用于列出所有与指定表达式相匹配的镜像。

3.2.2.7 格式化显示

该选项用于格式输出docker GO模板需要指定images的内容和格式。例如，

3.2.3 docker search3.2.3.1 基础用法

通过docker search命令可以从dockerch开始 在hub上查看指定名称的镜像。

AUTOMATED表示当前镜像是否为“自动化镜像”。自动化镜像是什么？使用Docker Hub连接GitHub仓库或Bitbucket仓库的源代码托管平台，包括Dockerfile文件(专门构建镜像文件)，然后Docker Hub将根据Dockerfile内容自动构建镜像。这种构建的镜像将被标记为AUTOMATED，这种构建镜像Trusted的方式称为Trusted Build(受信构建)。只要Dockerfile文件的内容发生变化，那么Docker Hub将构建新的镜像。

3.2.3.2 过滤检索结果

用于过滤查询结果。比如下面只查询官方提供的镜像。

3.2.3.3 限制检索数量

默许docker search显示25个检索结果，可以通过-limit选项指定显示的结果数量。

3.2.3.4 查看hub官网

以上检索方法和从docker开始的 httpshtpshub官网://hub.docker.com 查看是一样的，但是官网没有直观的查看。

3.2.4 docker rmi3.2.4.1 基本用法

rmi，remove images。该命令用于删除指定的本地镜像。镜像通过:指定。如果要删除镜像的标签被省略，lastest版本将被默认删除。

3.2.4.2 删除多个镜像

docker rmi命令可以一次删除多个镜像，多个要删除的镜像之间使用空间分隔。

3.2.4.3 通过ImageID删除镜像

docker rmi还可以通过ImageID指定要删除的镜像。

3.2.4.4 强制删除镜像

默认情况下，操作容器的镜像不能删除。在删除相应的镜像之前，必须停止并删除相关容器。然而，也可以通过添加-f选项来强制删除。

3.2.4.5 删除所有镜像

使用组合命令删除所有镜像。当然，如果不携带-f选项，打开容器的镜像将不会被删除。

3.2.5 导出/导入镜像

我们在本地生成一个镜像，如果我们想在另一台电脑上使用它，我们可以通过导出/导入镜像来完成。

3.2.5.1 导出镜像save

docker save命令用于将一个或多个镜像导出为tar文件。例如，下面的命令是将busybox和hello-world镜像导出到当前/root目录的my.在tar文件中。

3.2.5.2 导入镜像load

docker load用于导入一个tar文件并将其加载成一个或多个镜像。

操作完成后，可以看到buxybox和hello-world两个镜像都恢复了。

3.3 镜像分层3.3.1 什么是分层

Docker镜像由一些松耦合的只读镜像层组成，Docker Daemon负责堆叠这些镜像层，并将其联系成一个统一的整体，即对外显示一个独立的对象。通过docker 当pull命令拉取指定的镜像时，每个pulll complete结尾的行代表下载了一个镜像层。例如，下面的rediss:latest镜像包含6个镜像层。

3.3.2 为什么分层

采用这种分层结构有很多优点。例如，每个分层只读取，所有分层修改都以新分层的形式出现，不会破坏原分层内容；另一个例子是，每个分层只记录更改的内容，这有利于节省存储空间。然而，分层结构最大的优点是实现不同镜像之间的资源共享，即不同镜像对同一下层镜像的再利用。对于docker pull命令，在拉取之前，它将首先获得所有要拉取镜像的ImageID，然后在本地找出是否存在这些分层。如果存在，则不再提取，而是共享本地分层。大节点的存储空间和网络带宽提高了提取效率。

3.3.3 镜像层构成

每个镜像层由两部分组成：镜像文件系统和镜像json文件。这两部分具有相同的ImageID。镜像文件系统是一个管理镜像占用磁盘空间的文件系统，具有所有镜像层的数据内容。镜像json文件用于通过docker来描述镜像的相关属性 inspect [镜像]可直观看到。

3.3.4 由镜像FS组成

docker镜像文件系统FS由多层只读镜像层组成，每层完成特定功能。这些只读镜像层可分为两类：基本镜像层和扩展镜像层。

3.3.4.1 基础镜像层

所有镜像的底层都有一个可见的基本镜像层Basee Image，基本镜像层的文件系统称为根文件系统rotfs。rootfs是基于Linux系统中“看不见”的引导文件系统bootfs。

3.3.4.2 扩展镜像层

基本镜像层上方的镜像层称为扩展镜像层。顾名思义，它是基本镜像层功能的扩展。在Dockerfile中，每个指令都用于完成特定的功能，每个指令都生成一个扩展镜像层。

3.3.4.3 容器层

一旦镜像运行，容器就形成了，容器是运行中的Linux系统，也有文件系统。该容器的文件系统在docker镜像的最外层增加了一个可读写的容器层，只存在于容器层中。因此，任何对容器的操作都不会影响镜像本身。如果需要修改容器层的文件，系统将从容器层到下一层找到文件，直到找到。容器层将记录文件的任何操作。例如，要修改一个文件，容器层将首先将在镜像层中找到的文件复制到容器层，然后进行修改。删除文件只会删除容器层中存在的文件副本。可以看出，Docker容器是一个叠加的文件系统，该容器层称为Union File System，联合文件系统。

3.3.5 LinuxOS启动过程(扩展)

现代操作系统是C/S模式的微内核架构，由两部分组成:内核（Server）与服务模块（Client）。botloader和Linux的botfs文件系统由两部分组成kernel。每个容器中的rootft由宿主机的kernel驱动。

3.4 镜像摘要

每个镜像都有一个长度为64位的16进制字符串作为摘要digest。

3.4.1 查看摘要

docker pull镜像结束后，会给出该拉的镜像摘要digest。

通过docker inspect命令可以查看指定镜像的详细信息。它包含了镜像的摘要。

通过docker images --digests命令还可以查看镜像的摘要信息。

3.4.2 摘要是什么

摘要，即digest，是镜像内容的Hash值，即所谓的Contentent Hash(内容散列)。只要镜像内容发生变化，其内容散列值就会发生变化。也就是说，一旦创建了一个镜像，它的digest就不会改变，因为镜像只读。默认情况下，Docker采用的Hash算法是SHA256，即Hah值是长度为256位的二进制值。Docker用16进制表示，即变成64位的字符串。

3.4.3 摘要有何用

摘要的主要功能是区分相同的镜像：不同的镜像。例如镜像xxx:2.8在生产运行过程中发现了一个bug。现在修复，用原标签将其push返回仓库，然后覆盖原镜像。但在生产环境中留下了大量的维修前镜像的容器。此时，通过镜像标签无法区分镜像是修复前还是修复后，因为它们的标签是相同的。此时可以通过查看镜像的digest来区分修改前后版本，因为内容发生了变化，digest肯定会发生变化。修复后的镜像可以通过digest拉取，以确保再次拉取。其用法是：docker pull @下面的例子是，首先查出zookeeper:3.8镜像digest，然后删除镜像，然后通过digest拉取。

但不方便的是，镜像摘要需要运维人员在当地手工维护。

3.4.4 分发散列值

在push或pull镜像中，镜像被压缩，以减少网络带宽和传输时间。但是压缩会改变镜像内容，导致镜像内容在网络传输后与其digest不一致。出现问题。为了避免这个问题，Docker为镜像配置了Distributionn， Hash(分发散列值)。分发散列值在镜像被压缩后立即计算，然后与压缩镜像一起发送。压缩镜像的分发散列值在接收方接收后立即计算，然后与携带的分发散列值进行比较。如果是一样的，说明传输没有问题。

3.5 3.5多架构镜像.1 多架构镜像是什么？

Multi-architecture Image，也就是说，多架构镜像是针对不同操作系统/系统架构的不同镜像实现的。也就是说，多架构镜像中包含的镜像是相同的，但它们针对的操作系统/系统架构是不同的。

3.5.2 多架构镜像原理

无论用户使用什么操作系统/系统架构，它都是通过docker使用的 pull命令必须为操作系统/系统架构提取镜像，用户无需考虑操作系统/系统架构。Docker Hub可以根据提交pull请求的Docker系统的架构自动选择相应的镜像。

在Docker 在Hub中，镜像的多架构信息保存在Manifest文件中。拉取镜像时，Docker将当前Docker系统的OS和架构信息随pull命令提交给Docker Hub。Docker Hub首先会根据镜像找出Manifest是否存在。如果不存在，直接搜索并返回：镜像可以；如果存在，将在manifest中查找指定系统/架构的镜像。如果存在系统/架构，则根据Manifest中记录的地址找到镜像的位置。

3.6 总结3.6.1 镜像基础

• 了解镜像是一个简化的操作系统。
• 了解三类镜像仓库提供的镜像都有质量保证。

3.6.2 镜像相关命令

• 掌握镜像相关命令的基本用法。
• 了解什么是自动化镜像：使用Docker Hub连接GitHub或Bitbucket仓库，包括Dockerfile，然后Docker 根据Dockerfile自动构建的Hub镜像将被标记为Automated Build。

3.6.3 镜像分层

• 理解镜像分层的目的是在不同的镜像之间共享镜像层。
• 了解镜像层由镜像FS和镜像描述json文件组成。docker镜像FS由多层只读镜像FS组成。
• 只读镜像层分为基本镜像层和扩展镜像层，基本镜像层的FS称为rootfs。容器的顶层是可读写的容器层。
• 现代操作系统采用微内核架构，采用C/S模式，由内核两部分组成：（Server）与服务模块（Client）。
• botloader和botfs主要由两部分组成kernel。bootloder主要负责将kernel加载到内存中，并引导kernel启动。当kernel启动时，bootfss将内存的使用权完全转移到kernel，然后kernel卸载bootfs。

3.6.4 镜像摘要

• 了解digest的主要功能是区分相同的镜像：不同的镜像。
• 理解Distribution的分发列值 Hash的功能或意义:为了解决网络传输压缩后命令携带的digest与重新计算的镜像digest不一致的问题。

3.6.5 多架构镜像

• 了解为什么需要多架构镜像：由于不同的OS使用不同的类库，不同的ARCH使用不同的指令系统，不同的OS/ARCH设计的镜像是不同的。
• 根据提交pull请求的Docker系统了解OS//ARCH，Docker Hub会自动选择相应的镜像。
• 了解多架构镜像信息存储在Docker中 在Hub的Manifest文件中，了解多架构镜像的实现原理。