聯合文件系統
鏡像是什麼
鏡像是一種輕量級、可執行的獨立軟件包，用來打包軟件運行環境和基於運行環境開發的軟件，它包含 運行某個軟件所需的所有內容，包括代碼、運行時、庫、環境變量和配置文件。
鏡像加載的原理
UnionFS （聯合文件系統）
UnionFS（聯合文件系統）：Union文件系統（UnionFS）是一種分層、輕量級並且高性能的文件系統， 它支持對文件系統的修改作爲一次提交來一層層的疊加，同時可以將不同目錄掛載到同一個虛擬文件系統下(unite several directories into a single virtual filesystem)。Union 文件系統是 Docker 鏡像的基 礎。鏡像可以通過分層來進行繼承，基於基礎鏡像（沒有父鏡像），可以製作各種具體的應用鏡像。 特性：一次同時加載多個文件系統，但從外面看起來，只能看到一個文件系統，聯合加載會把各層文件 系統疊加起來，這樣最終的文件系統會包含所有底層的文件和目錄
Docker鏡像加載原理
docker的鏡像實際上由一層一層的文件系統組成，這種層級的文件系統UnionFS。
bootfs(boot file system 引導加載)主要包含bootloader 和 kernel，bootloader主要是引導加載kernel，Linux剛啓動時會加載bootfs文件系統，在Docker鏡像的最底層是bootfs。這一層與我們典型的Linux/Unix系統是 一樣的，包含boot加載器和內核。當boot加載完成之後整個內核就都在內存中了，此時內存的使用權已由bootfs轉交給內核，此時系統也會卸載bootfs。
rootfs (root file system ) ，在bootfs之上。包含的就是典型 Linux 系統中的 /dev，/proc， /bin， /etc 等標準目錄和文件。rootfs就是各種不同的操作系統發行版，比如Ubuntu，Centos等等。
平時我們安裝進虛擬機的CentOS都是好幾個G，爲什麼Docker這裏才200M？
對於一個精簡的OS，rootfs 可以很小，只需要包含最基本的命令，工具和程序庫就可以了，因爲底層直 接用Host的kernel（內核使用主機的，命令使用容器的），自己只需要提供rootfs就可以了。由此可見對於不同的linux發行版， bootfs基本是一 致的， rootfs會有差別， 因此不同的發行版可以公用bootfs。
分層理解
分層的鏡像
我們可以去下載一個鏡像，注意觀察下載的日誌輸出，可以看到是一層一層的在下載！
思考：爲什麼Docker鏡像要採用這種分層的結構呢？
最大的好處，我覺得莫過於是資源共享了！比如有多個鏡像都從相同的Base鏡像構建而來，那麼宿主機只需在磁盤上保留一份base鏡像，同時內存中也只需要加載一份base鏡像，這樣就可以爲所有的容器服務了，而且鏡像的每一層都可以被共享。
查看鏡像分層的方式可以通過 docker image inspect 命令
[root@xiaoyequ ~]# docker image inspect redis:latest
[
#......
"RootFS": {
"Type": "layers",
"Layers": [
"sha256:13cb14c2acd34e45446a50af25cb05095a17624678dbafbcc9e26086547c1d74",
"sha256:e6b49c7dcaac7a2ec2acc379da5f5b1bcc6a5d3badd72814fe945296216557bd",
"sha256:cdaf0fb0082b74223a224c39c2d2ea886c32f53b7e1d5b872d5354aae0df56b8",
"sha256:72d3a7e6fe022824ee2f852ca132030e22c644fbaf8287f4ea8044268abe40b7",
"sha256:67c707dbd847d8310d3b988c3e3d9d9eb53387ede0de472e36a15abbcb6c719c",
"sha256:7b9c5be81844318508f57a5b0574822dabaaed3dc25ee35d960feec3a9e941c4"
]
},
"Metadata": {
"LastTagTime": "0001-01-01T00:00:00Z"
}
}
]
理解
所有的 Docker 鏡像都起始於一個基礎鏡像層，當進行修改或增加新的內容時，就會在當前鏡像層之 上，創建新的鏡像層。 舉一個簡單的例子，假如基於 Ubuntu Linux 16.04 創建一個新的鏡像，這就是新鏡像的第一層；如果 在該鏡像中添加 Python包，就會在基礎鏡像層之上創建第二個鏡像層；如果繼續添加一個安全補丁，就 會創建第三個鏡像層。 該鏡像當前已經包含 3 個鏡像層，如下圖所示（這只是一個用於演示的很簡單的例子）。
在添加額外的鏡像層的同時，鏡像始終保持是當前所有鏡像的組合，理解這一點非常重要。下圖中舉了 一個簡單的例子，每個鏡像層包含 3 個文件，而鏡像包含了來自兩個鏡像層的 6 個文件。
上圖中的鏡像層跟之前圖中的略有區別，主要目的是便於展示文件。 下圖中展示了一個稍微複雜的三層鏡像，在外部看來整個鏡像只有 6 個文件，這是因爲最上層中的文件 7 是文件 5 的一個更新版本。
這種情況下，上層鏡像層中的文件覆蓋了底層鏡像層中的文件。這樣就使得文件的更新版本作爲一個新 鏡像層添加到鏡像當中。
Docker 通過存儲引擎（新版本採用快照機制）的方式來實現鏡像層堆棧，並保證多鏡像層對外展示爲統 一的文件系統。
Linux 上可用的存儲引擎有 AUFS、Overlay2、Device Mapper、Btrfs 以及 ZFS。顧名思義，每種存儲 引擎都基於 Linux 中對應的文件系統或者塊設備技術，並且每種存儲引擎都有其獨有的性能特點。
Docker 在 Windows 上僅支持 windowsfilter 一種存儲引擎，該引擎基於 NTFS 文件系統之上實現了分 層和 CoW[1]。
下圖展示了與系統顯示相同的三層鏡像。所有鏡像層堆疊併合並，對外提供統一的視圖。
特點
Docker鏡像都是隻讀的，當容器啓動時，一個新的可寫層被加載到鏡像的頂部！ 這一層就是我們通常說的容器層，容器之下的都叫鏡像層！