了解镜像层

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解释

正如你在 什么是镜像？ 中所了解的，容器镜像由层组成。一旦创建，每个层都是不可变的。但是，这到底是什么意思？以及这些层是如何用来创建容器可以使用的文件系统的？

镜像层

镜像中的每个层包含一组文件系统更改——添加、删除或修改。让我们来看一个理论上的镜像

  1. 第一层添加基本命令和包管理器，例如 apt。
  2. 第二层安装 Python 运行时和用于依赖管理的 pip。
  3. 第三层复制应用的特定 requirements.txt 文件。
  4. 第四层安装该应用的特定依赖项。
  5. 第五层复制应用的实际源代码。

这个例子可能看起来像

screenshot of the flowchart showing the concept of the image layers

这很有益处，因为它允许层在镜像之间重用。例如，假设你想创建另一个 Python 应用。由于分层特性，你可以利用相同的 Python 基础镜像。这将使构建更快，并减少分发镜像所需的存储空间和带宽。镜像分层可能看起来类似于以下内容

screenshot of the flowchart showing the benefits of the image layering

层允许你通过重用其他镜像的基础层来扩展它们，使你只需添加应用所需的数据。

堆叠层

分层通过内容可寻址存储和联合文件系统实现。这可能涉及技术细节，但其工作原理如下

  1. 下载每个层后，它会被提取到主机文件系统上的一个独立目录中。
  2. 当你从镜像运行容器时，会创建一个联合文件系统，将各层堆叠在一起，形成一个新的、统一的视图。
  3. 容器启动时，其根目录使用 chroot 命令设置为这个统一目录的位置。

创建联合文件系统时，除了镜像层之外，还会为运行中的容器专门创建一个目录。这使得容器能够进行文件系统更改，同时保持原始镜像层不变。这使得你可以从同一个基础镜像运行多个容器。

动手尝试

在本动手指南中，你将使用 docker container commit 命令手动创建新的镜像层。请注意，你很少会以这种方式创建镜像，因为通常你会 使用 Dockerfile。但是，这有助于更容易地理解其工作原理。

创建一个基础镜像

在第一步中，你将创建自己的基础镜像，以便在后续步骤中使用。

  1. 下载并安装 Docker Desktop。

  2. 在终端中，运行以下命令启动一个新的容器

    $ docker run --name=base-container -ti ubuntu

    镜像下载并容器启动后，你应该会看到一个新的 shell 提示符。这正在容器内部运行。它看起来类似于以下内容（容器 ID 会有所不同）

    root@d8c5ca119fcd:/#

  3. 在容器内部，运行以下命令安装 Node.js

    $ apt update && apt install -y nodejs

    此命令运行时，它会在容器内部下载并安装 Node。在联合文件系统的上下文中，这些文件系统更改发生在此容器特有的目录中。

  4. 运行以下命令验证 Node 是否已安装

    $ node -e 'console.log("Hello world!")'

    你应该会在控制台中看到显示“Hello world!”。

  5. 现在你已经安装了 Node，可以将在新镜像层中所做的更改保存起来，以便从中启动新的容器或构建新的镜像。为此，你将使用 docker container commit 命令。在新的终端中运行以下命令

    $ docker container commit -m "Add node" base-container node-base

  6. 使用 docker image history 命令查看镜像的层

    $ docker image history node-base

    你将看到类似于以下的输出

    IMAGE          CREATED          CREATED BY                                      SIZE      COMMENT
d5c1fca2cdc4   10 seconds ago   /bin/bash                                       126MB     Add node
2b7cc08dcdbb   5 weeks ago      /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/bash"]            0B
<missing>      5 weeks ago      /bin/sh -c #(nop) ADD file:07cdbabf782942af0…   69.2MB
<missing>      5 weeks ago      /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.opencontainers.…   0B
<missing>      5 weeks ago      /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.opencontainers.…   0B
<missing>      5 weeks ago      /bin/sh -c #(nop)  ARG LAUNCHPAD_BUILD_ARCH     0B
<missing>      5 weeks ago      /bin/sh -c #(nop)  ARG RELEASE                  0B

    注意顶行的“Add node”注释。这个层包含你刚刚进行的 Node.js 安装。

  7. 为了证明你的镜像已安装 Node，你可以使用这个新镜像启动一个新的容器

    $ docker run node-base node -e "console.log('Hello again')"

    这样，你应该会在终端中看到“Hello again”的输出，表明 Node 已安装并正常工作。

  8. 现在你已经完成了基础镜像的创建，可以移除该容器了

    $ docker rm -f base-container

基础镜像定义

基础镜像 是构建其他镜像的基础。可以使用任何镜像作为基础镜像。但是，有些镜像是专门作为构建块创建的，为应用提供基础或起点。

在此示例中，你可能不会部署此 node-base 镜像，因为它实际上还没有做任何事情。但它是你可以用于其他构建的基础。

构建一个应用镜像

现在你已经有了一个基础镜像，你可以扩展该镜像来构建额外的镜像。

  1. 使用刚刚创建的 node-base 镜像启动一个新的容器

    $ docker run --name=app-container -ti node-base

  2. 在此容器内部，运行以下命令创建一个 Node 程序

    $ echo 'console.log("Hello from an app")' > app.js

    要运行此 Node 程序，你可以使用以下命令并在屏幕上看到打印的消息

    $ node app.js

  3. 在另一个终端中，运行以下命令将此容器的更改保存为新的镜像

    $ docker container commit -c "CMD node app.js" -m "Add app" app-container sample-app

    此命令不仅创建一个名为 sample-app 的新镜像，还向镜像添加额外配置，以设置容器启动时的默认命令。在这种情况下，你将其设置为自动运行 node app.js。

  4. 在容器外部的终端中，运行以下命令查看更新后的层

    $ docker image history sample-app

    然后你将看到类似于以下的输出。注意顶层注释为“Add app”，下一层注释为“Add node”

    IMAGE          CREATED              CREATED BY                                      SIZE      COMMENT
c1502e2ec875   About a minute ago   /bin/bash                                       33B       Add app
5310da79c50a   4 minutes ago        /bin/bash                                       126MB     Add node
2b7cc08dcdbb   5 weeks ago          /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/bash"]            0B
<missing>      5 weeks ago          /bin/sh -c #(nop) ADD file:07cdbabf782942af0…   69.2MB
<missing>      5 weeks ago          /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.opencontainers.…   0B
<missing>      5 weeks ago          /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.opencontainers.…   0B
<missing>      5 weeks ago          /bin/sh -c #(nop)  ARG LAUNCHPAD_BUILD_ARCH     0B
<missing>      5 weeks ago          /bin/sh -c #(nop)  ARG RELEASE                  0B

  5. 最后，使用全新的镜像启动一个新的容器。由于你指定了默认命令，你可以使用以下命令

    $ docker run sample-app

    你应该会在终端中看到你的问候语，它来自你的 Node 程序。

  6. 现在你已经处理完容器，可以使用以下命令将其移除

    $ docker rm -f app-container

更多资源

如果你想深入了解所学内容，请查阅以下资源

下一步

如前所述，大多数镜像构建不使用 docker container commit 命令。相反，你会使用 Dockerfile，它为你自动化这些步骤。

编写 Dockerfile
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