Docker入门实践(五) 理解Docker三大组件的工作机制

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#(一)Docker镜像是如何工作的

我们知道,Docker镜像是Docker容器运行的静态模板。每个镜像都包含一系列的层,Docker使用一种叫做联合文件系统union file systemsunionFS)的东西来将这些层组合为单个镜像。unionFS允许单独的文件系统中的文件和文件夹以分支的形式出现,可以被透明地覆盖,最终形成一个连续的文件系统。

Docker如此轻量的原因之一就是因为这些层。当你修改一个镜像时,比如将应用程序更新到一个新版本时,就构建了一个新的层。因此,只有这一层被添加或修改,而不是像操作虚拟机时,替换整个镜像或整个的重构一遍。现在,你无需分发整个镜像,只需要更新一下就可以了,让分发Docker镜像变得更快更简单。

每个镜像都开始于一个基础镜像,比如我们之前用过的ubuntu:16.04镜像,我们也可以自己制作一个基础镜像,以供新的镜像使用。比如我们制作的baseos:1.0,以及jre:7u80等,这些镜像可以用于我们所有的Java应用的基础镜像。

接下来,Docker镜像就可以通过一系列简单的,描述性的步骤从这些基础镜像构建,这些步骤被称为指令。每条指令在我们的镜像中会创建一个新的层,指令一般包括这些行为:

  • 运行一个命令
  • 添加一些文件或文件夹
  • 创建环境变量
  • 从该镜像启动一个容器时,运行哪个程序。

这些指令放在一个名为Dockerfile的文本文件中,Dockerfile包含了从基础镜像构建一个镜像的一系列指令和命令。当你请求构建一个镜像时,Docker读取该Dockerfile文件,执行里面的指令,并生成一个最终的镜像。

#(二)Docker registry是如何工作的

Docker registry是托管Docker镜像的地方,当我们构建完一个镜像时,可以选择推送到像Docker Hub这样的公共仓库,或者也可以推送到自己的私有仓库中。

通过Docker 客户端,我们可以搜索那些已经发布的镜像,并将他们拉取到Docker主机,然后用于构建容器。

Docker Hub既提供公共仓库,也提供私有仓库,用来存储镜像。公共仓库是可以检索的,并且可以被任何人下载,但私有仓库里的镜像不会出现在搜索结果中,只有你和你的用户才可以拉取这些镜像,并用于构建容器。

#(三)Docker容器是如何工作的

容器包含有一个操作系统,用户添加的文件,和元数据等。我们之前已经看到,每个容器都是从一个镜像创建而来,该镜像告诉Docker一个容器需要托管什么东西,容器运行时该执行什么进程,还有一系列其他的配置数据。Docker镜像是只读的,当Docker从一个镜像运行一个容器时,会在镜像之上添加一层可读写的层(使用之前提到的unionFS),然后我们的应用就可以在上边运行了。

#(四)运行一个容器时,发生了哪些事情

不管是使用docker可执行二进制文件还是通过API,Docker客户端告诉Docker守护进程来运行一个容器。

$ docker run -it ubuntu:16.04 /bin/bash

Docker 引擎客户端通过docker二进制文件和run子命令创建了一个容器。Docker客户端需要提供给Docker守护进程来创建一个容器的信息至少包括以下两点:

  • 容器从哪个镜像创建,比如ubuntu:16.04
  • 容器创建后,容器内要运行的命令,比如/bin/bash

那么,运行这条命令时,底层都发生了什么呢?
按照顺序,Docker引擎做了这些:

  • 拉取ubuntu:16.04镜像: Docker引擎首先会检查该镜像在本地是否存在,如果存在,直接用它创建容器。如果不存在,会先去Docker Hub拉取。
  • 创建一个新的容器
  • **分配一个文件系统并将其挂载为一个可读写层:**在文件系统中创建容器,一个可读写层添加到镜像上。
  • **分配网卡/网桥:**创建一个网卡,让容器可以和主机通信。
  • **分配一个IP地址:**从IP池中查找并分配一个可用的IP。
  • 执行你指定的进程
  • **捕获并提供应用的输出:**连接并记录应用的标准输入、输出,和错误输出。

现在,我们便有了一个运行中的容器了。接下来我们可以管理我们的容器,与其中的应用程序进行交互,当运行完毕,还可以停掉容器,并将其删除。

参考:https://docs.docker.com/engine/understanding-docker/

(完)


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