详解docker容器的层的概念

    今天我们看看容器的层的概念。

    上一节中，我们知道了，容器是一个进程，在这个进程的基础上，添加了下面3个部分：

1、启动Linux Namespace的配置实现与物理机的隔离。

2、设置Cgroups参数限制容器的资源。

3、生成系统文件目录，也就是rootfs文件，也叫镜像文件

    这里需要备注的是：rootfs只是容器需要使用的基本文件的组合，并不包括操作系统内核，容器的操作系统内核依旧是使用宿主机的内核。当然，rootfs的存在，并不是没有意义，它的存在，使得容器拥有了一个最主要的性能：一致性。

01 容器的一致性

    容器的rootfs打包了操作系统的所有文件和目录，包含了所有的依赖，有了这个特性，就使得容器无论在本地、云端，用户只需要解压打包好的容器镜像，那么应用运行的环境就被搭建好了。

    这就是容器的一致性。

02 层的概念

    "我之所以看的远，是因为我站在巨人的肩膀上"，牛顿曾经这句话在今天也依旧适用。"不要做重复造轮子的人"，在我们开发应用的时候，我们只需要借助Linux操作系统去开发即可，我们不需要为了跑我们的应用，重新开发一个Linux系统。

     在容器的使用过程中，如果我们已经存在一个已有的MySQL容器镜像，里面有数据A；此时，其他人也想要一个MySQL容器镜像，导入他们的数据B，这个时候，我们只需要在我们自己的MySQL容器删除数据A，再重新导入数据B即可。

      在上面描述的场景中，一旦删除数据A，导入数据B，那么这个容器我们自己就不能用了，因为数据A已经删除了。这显然不是我们想要的结果。很明显，数据集A和数据集B都需要的是一个安装了MySQL，但是没有数据的容器镜像（也就是rootfs）。

    Docker软件在设计的时候，引入了"层"的概念，很巧妙的解决了这个问题。

    "层"的概念是通过联合文件系统AuFS来实现的，全称是Advance UnionFS。它的概念不难理解，举例如下：

目录1包含文件a，文件c

目录2包含文件b，文件c

通过联合文件方式，将目录1和目录2挂在在目录3上，此时，目录3拥有文件a、b、c三个文件。

此时，如果在目录3中对文件a、b、c进行修改，对应的目录1和目录2也会生效。

     如何通过"联合文件系统"实现层，这个问题其实比较复杂，留给有兴趣读者自己思考吧，这里，我们只需要了解层的概念是通过联合文件系统实现的就行。

下面是一个mysql基础镜像的"层"的例子：

[root@VM-0-14-centos ~]# docker image inspect docker.io/mysql 
[
    {
        "Id": "sha256:db2b37ec6181ee1f367363432f841bf3819d4a9f61d26e42ac16e5bd7ff2ec18",
        "RepoTags": [
            "docker.io/mysql:latest"
        ],
......
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:d0fe97fa8b8cefdffcef1d62b65aba51a6c87b6679628a2b50fc6a7a579f764c",
                "sha256:329fe06a30f03f9131ce8d9db2e8a9f725b18efe3457d6f015e1c4d8a3f41a0a",
                "sha256:ec8c80284c72bcf47ffedc0dde4d5792de761d52f974c30d37d52b9ac00e8a2a",
                "sha256:9dae2565e824235798981525d6ff9114817b7139c073e0d216b00ae9e58f74d0",
                "sha256:36b89ee4c647b9c21de8b5476b4922efc873aba69705c169e1a3edcf9128679b",
                "sha256:c21e35e55228365b268f57fac382a6e991db216cb03d9b7079496f5498956ab0",
                "sha256:15b463db445cb750fa6bc908a41fd18e38c4d2a02a978b66beb598c4f3f57b95",
                "sha256:7832ac00d41eda3a773a18408dea0b8e05ddbdd3a1e94afef3b6e3dc6444b7bb",
                "sha256:7f893b7c04ac2f939737d2da4e15af796c7acc0fd10c2951d9ae5bf33ceec2dc",
                "sha256:060fef62a228fff7e9dc3b7008bc9089e642ef29dc699f7e90c36ced5b2e75c6",
                "sha256:af6e790b82373cc65ca73efe5cc8945731525a9dcae6deeea2a5a5802561a72a",
                "sha256:9b0377a95c0e0bd5aa5b220449d17333faaa0e2bd7e8b93565beeadbf3906646"
            ]
        }
    }
]

可以看到，RootFS字样的就是容器的文件系统，Layers就是“层”。

那么一个docker容器镜像，分为哪些层呢？？？

按照功能的不同，主要分为只读层、init层和读写层。

只读层：

只读层的挂载方式都是只读的，这些层都是以增量的方式挂载了操作系统的一部分。

可读写层：

它是这个镜像的最顶层，它的挂载方式为读写，没有写入文件之前，这个目录是空的，而一旦在容器里面执行了写操作，你修改的内容就会通过增量的方式出现在这个层中。

init层：

init层是docker专门生成的一个内部层，主要是存放/etc/hosts、/etc/resolv.conf等文件的。

之所以存放这些特定文件，是因为这些文件本来是操作系统的一部分，但是用户的应用程序往往会修改这些文件，这些修改只对当前容器有效，我们不希望docker commit的时候，将这些改变同读写层一起提交掉。

几点注意：

1、用户执行docker commit的时候，只会提交读写层的内容。

2、如果我们要删除一个只读层文件a.txt，那么我们只需要在读写层写一个同名的文件.wh.a.txt，这样，a.txt这个文件就会被.wh.a.txt这个文件给遮挡起来，实现了删除的目的。

03 分层设计的优点

   通过分层设计，增量式数据操作，每次拉取、修改的内容，比完整的操作系统小；

   底层只读层的共享，让多个容器镜像使用的总空间，也比每个容器镜像的总和要小；

   同时，基于容器镜像的团队协作，可以将各个公司，不同领域的人联系起来，更加快速的迭代出新的功能。

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