Docker是如何組織儲存的

dokcer在組織儲存內容時很巧妙的應用了分層復用的想法。所以我們可以以此為案例學習一下該想法。

1.映像分層

一個Docker映像在建置的過程中分了很多層，每一層都是唯讀的。結合下面範例進行說明：

# syntax=docker/dockerfile:1
FROM ubuntu:18.04
LABEL org.opencontainers.image.authors="org@example.com"
COPY . /app
RUN make /app
RUN rm -r $HOME/.cache
CMD python /app/app.py

登入後複製

這個Dockerfile中會有4個指令改變了檔案系統並建立了新圖層。

FROM指令從ubuntu:18.04的映像中建立了基礎層。
LABEL指令僅僅修改了鏡像的元數據，不會建立新層。
COPY指令將執行本次建置的目前目錄中的內容新增至鏡像當中，會建立一個新層記錄變更。
第一個RUN指令，建立了程式並將結果輸出到映像中，會建立一個新層記錄變更。
第二個RUN指令，刪除了快取目錄，會建立一個新層記錄改變。
CMD指令定義了容器中執行的指令，只是修改了鏡像的元數據，並不會建立新層。

這裡每層都只記錄與其上一層的不同。當我們創建一個容器的時候，這是就會創建一層可寫層，也叫容器層。對於正在運作中的容器的內容的變化都會記錄在該層中。下圖描述了該關係：

2.容器分層

容器和鏡像的不同主要是最頂層的可寫層的不同，所有對於容器的寫入操作都會記錄在這層中，如果容器被刪除，那麼這個可寫層也會被刪除，但是鏡像會被保留。

注意：如果想要多個容器共享相同的數據，可以透過Docker Volumes實作。

每個容器都有自己的可寫層，所有的變換都會被存放在其中，所以多個容器可共用同一個映像。下圖描述了該關係：

注意：這裡還有個細節，多個鏡像可能共用相同的層，例如兩個鏡像中有相同的層，那麼在建造或是拉取的時候發現本地以存在，則不會再次建造或拉取。所以計算鏡像大小的時候，不能只透過 docker images指令顯示出的大小來匯總求和，該值有可能大於實際值。

3.容器在磁碟所佔用的空間

可以透過docker ps -s指令，來看正在執行中的容器所佔用的空間（部分值）。兩個欄位的不同代表的內容：

size：容器的可寫層所佔用的磁碟大小
virtual size：包含了容器可寫層和唯讀鏡像的大小。

容器佔用磁碟空間的其它途徑：

容器產生的日誌檔案。
使用Volume和bind mounts掛載的內容。
容器的設定檔
記憶體中的內容（如果開啟了swapping）
Checkpoints（如果使用了該功能）

4.Copy-on-Write（CoW）策略

Docker中的儲存驅動程式都是採用該策略。

CoW策略能夠最大效率的共享和複製檔案。如果一個檔案在鏡像的較低層存在，那麼其上層（包括可寫層）需要讀取該內容則可以直接使用該檔案。當需要對其進行修改時，會複製該檔案到該圖層並進行修改。這最大限度的減少了IO和每個後續層的大小。

4.1共享使映像更小

當我們使用docker pull拉取映像或是使用一個本地沒有的映像建立容器的時候，該鏡像會被分層的儲存到本機Dockers儲存區域。在linux中通常是 /var/lib/docker。

我們可以去 /var/lib/docker/<storage-driver></storage-driver>目錄下看我們已拉取各層映像。例如使用 overlay2儲存驅動程式。

這麼多層，我們可以透過docker image inspect來查看某個映像包含哪些層

docker image inspect --format "{{json .RootFS.Layers}}" redis

docker image inspect --format "{{json .RootFS.Layers}}" mysql:5.7

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十分鐘可以跟著Docker學分層復用思想

#透過上面查看我們可以看到redis和mysql5.7運用了同一層，這樣共享相同層就大大節省了儲存鏡像的空間，同時也提升了拉取鏡像的速度。

我们可以通过 docker image history命令来查看镜像分层情况，以redis为例

docker history redis

登入後複製

注意：

有些步骤的大小为0，是因为他们只改变了元数据，并不会产生新层，也不会占用额外的空间（除元数据本身）。所以上述redis镜像中包含了5层。
<missing></missing>步骤，这些步骤可能是以下情况中的一种
- 在另一个系统上构建的
- 从Docker Hub中提取的
- 使用BuildKit作为构建器构建的。