• docker学习笔记(3)——联合文件系统与数据卷


    参考资料:

    1.官网教程:https://docs.docker.com/reference/  

    2.视频教程:https://www.bilibili.com/video/BV1og4y1q7M4?t=380&p=8(老师讲的很好)

    Docker镜像讲解

    镜像是什么

    镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包,用来打包软件运行环境和基于运行环境开发的软件,他包含运行某个软件所需的所有内容,包括代码、运行时库、环境变量和配置文件。

    Docker镜像加载原理

    UnionFs (联合文件系统)

    UnionFs(联合文件系统):

    Union文件系统(UnionFs)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统,他支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加,同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下( unite several directories into a single virtual filesystem)。

    Union文件系统是 Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承,基于基础镜像(没有父镜像),可以制作各种具体的应用镜像。

    特性:

    一次同时加载多个文件系统,但从外面看起来,只能看到一个文件系统,联合加载会把各层文件系统叠加起来,这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录

    Docker镜像加载原理

    docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成,这种层级的文件系统UnionFS。
    boots(boot file system)主要包含 bootloader和 Kernel, bootloader主要是引导加 kernel, Linux刚启动时会加bootfs文件系统,在 Docker镜像的最底层是 boots。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的,包含boot加載器和内核。

    当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了,此时内存的使用权已由 bootfs转交给内核,此时系统也会卸载bootfs。
    rootfs(root file system),在 bootfs之上。包含的就是典型 Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。 rootfs就是各种不同的操作系统发行版,比如 Ubuntu, Centos等等。

    分层理解

    分层的镜像

    我们可以去下载一个镜像,注意观察下载的日志输出,可以看到是一层层的在下载

    思考:为什么Docker镜像要采用这种分层的结构呢?

    最大的好处,我觉得莫过于资源共享了!比如有多个镜像都从相同的Base镜像构建而来,那么宿主机只需在磁盘上保留一份base镜像,同时内存中也只需要加载一份base镜像,这样就可以为所有的容器服务了,而且镜像的每一层都可以被共享。

    查看镜像分层的方式可以通过  “docker image inspect 镜像名 ”   查看

    会有一堆东西打出来,主要关注下面的:
    "RootFS": {
                "Type": "layers",
                "Layers": [
                    "sha256:cb42413394c4059335228c137fe884ff3ab8946a014014309676c25e3ac86864",
                    "sha256:1c91bf69a08b515a1f9c36893d01bd3123d896b38b082e7c21b4b7cc7023525a",
                    "sha256:56bc37de0858bc2a5c94db9d69b85b4ded4e0d03684bb44da77e0fe93a829292",
                    "sha256:3e5288f7a70f526d6bceb54b3568d13c72952936cebfe28ddcb3386fe3a236ba",
                    "sha256:85fcec7ef3efbf3b4e76a0f5fb8ea14eca6a6c7cbc0c52a1d401ad5548a29ba5"
                ]
            },

    理解:

    所有的 Docker镜像都起始于一个基础镜像层,当进行修改或培加新的内容时,就会在当前镜像层之上,创建新的镜像层。

    举一个简单的例子,假如基于 Ubuntu Linux16.04创建一个新的镜像,这就是新镜像的第一层;如果在该镜像中添加 Python包,
    就会在基础镜像层之上创建第二个镜像层;如果继续添加一个安全补丁,就会创健第三个镜像层该像当前已经包含3个镜像层,如下图所示(这只是一个用于演示的很简单的例子)。

    在添加额外的镜像层的同时,镜像始终保持是当前所有镜像的组合,理解这一点非常重要。

    下图中举了一个简单的例子,每个镜像层包含3个文件,而镜像包含了来自两个镜像层的6个文件。 

     上图中的镜像层跟之前图中的略有区別,主要目的是便于展示文件
    下图中展示了一个稍微复杂的三层镜像,在外部看来整个镜像只有6个文件,这是因为最上层中的文件7是文件5的一个更新版。

    文种情況下,上层镜像层中的文件覆盖了底层镜像层中的文件。这样就使得文件的更新版本作为一个新镜像层添加到镜像当中

    Docker通过存储引擎(新版本采用快照机制)的方式来实现镜像层堆栈,并保证多镜像层对外展示为统一的文件系统

    Linux上可用的存储引撃有AUFS、 Overlay2、 Device Mapper、Btrfs以及ZFS。顾名思义,每种存储引擎都基于 Linux中对应的
    件系统或者块设备技术,井且每种存储引擎都有其独有的性能特点。

    Docker在 Windows上仅支持 windowsfilter 一种存储引擎,该引擎基于NTFS文件系统之上实现了分层和CoW [1]。

    下图展示了与系统显示相同的三层镜像。所有镜像层堆并合井,对外提供统一的视图。

    特点

    Docker 镜像都是只读的,当容器启动时,一个新的可写层加载到镜像的顶部!

    这一层就是我们通常说的容器层,容器之下的都叫镜像层!

    commit镜像

    docker commit 提交容器成为一个新的副本
    
    # 命令和git原理类似
    docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[版本TAG]

    实战测试

    # 1、启动一个默认的tomcat
    [root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker run -d -p 8080:8080 tomcat
    de57d0ace5716d27d0e3a7341503d07ed4695ffc266aef78e0a855b270c4064e
    
    # 2、发现这个默认的tomcat 是没有webapps应用,官方的镜像默认webapps下面是没有文件的!
    #docker exec -it 容器id /bin/bash
    [root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker exec -it de57d0ace571 /bin/bash
    root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# 
    
    # 3、从webapps.dist拷贝文件进去webapp
    root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# cp -r webapps.dist/* webapps
    root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat# cd webapps
    root@de57d0ace571:/usr/local/tomcat/webapps# ls
    ROOT  docs  examples  host-manager  manager
    
    # 4、将操作过的容器通过commit调教为一个镜像!我们以后就使用我们修改过的镜像即可,而不需要每次都重新拷贝webapps.dist下的文件到webapps了,这就是我们自己的一个修改的镜像。
    docker commit -m="描述信息" -a="作者" 容器id 目标镜像名:[TAG]
    docker commit -a="kuangshen" -m="add webapps app" 容器id tomcat02:1.0
    
    [root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker commit -a="csp提交的" -m="add webapps app" de57d0ace571 tomcat02.1.0
    sha256:d5f28a0bb0d0b6522fdcb56f100d11298377b2b7c51b9a9e621379b01cf1487e
    
    [root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z ~]# docker images
    REPOSITORY            TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
    tomcat02.1.0          latest              d5f28a0bb0d0        14 seconds ago      652MB
    tomcat                latest              1b6b1fe7261e        5 days ago          647MB
    nginx                 latest              9beeba249f3e        5 days ago          127MB
    mysql                 5.7                 b84d68d0a7db        5 days ago          448MB
    elasticsearch         7.6.2               f29a1ee41030        8 weeks ago         791MB
    portainer/portainer   latest              2869fc110bf7        2 months ago        78.6MB
    centos                latest              470671670cac        4 months ago        237MB
    hello-world           latest              bf756fb1ae65        4 months ago        13.3kB

    PS:在进行端口映射之后,可以通过netstat查看传输层是否已经开始监听映射出来的端口,但是注意使用netstat时一般都要加-n选项:

      -n    以 点分四段式 的形式输出IP地址,而不是象征性的主机名和网络名。如果想避免通过网络查找地址(比如避开DNS或NIS服务器),这一点是特别有用的。

    一般都是netstat -anp | grep port;如果明确知道是tcp则:netstat -ant | grep port;udp:netstat -anu | grep port。

    通过查看状态位判断,如果没有映射成功则无输出。

    容器数据卷

    将应用和环境打包成一个镜像!

    数据?如果数据都在容器中,那么我们容器删除,数据就会丢失!需求:数据可以持久化

    MySQL,容器删除了,删库跑路!需求:MySQL数据可以存储在本地!

    容器之间可以有一个数据共享的技术!Docker容器中产生的数据,同步到本地!

    这就是卷技术!目录的挂载,将我们容器内的目录,挂载到Linux上面!

    总结一句话:容器的持久化和同步操作!容器间也是可以数据共享的!

    使用数据卷

    方式一 :直接使用命令挂载 -v
    -v, --volume list                    Bind mount a volume
    
    docker run -it -v 主机目录:容器内目录  -p 主机端口:容器内端口
    # /home/ceshi:主机home目录下的ceshi文件夹  映射:centos容器中的/home
    [root@iz2zeak7 home]# docker run -it -v /home/ceshi:/home centos /bin/bash
    #这时候主机的/home/ceshi文件夹就和容器的/home文件夹关联了,二者可以实现文件或数据同步了
    
    #通过 docker inspect 容器id 查看
    [root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z home]# docker inspect 6064c490c371

    测试文件的同步

    再来测试!

    1、停止容器

    2、宿主机修改文件

    3、启动容器

    4、容器内的数据依旧是同步的

    好处:我们以后修改只需要在本地修改即可,容器内会自动同步!

    实战:安装MySQL

    思考:MySQL的数据持久化的问题

    # 获取mysql镜像
    [root@iz2zeak7sgj6i7hrb2g862z home]# docker pull mysql:5.7
    
    # 运行容器,需要做数据挂载 #安装启动mysql,需要配置密码的,这是要注意点!
    # 参考官网hub 
    docker run --name some-mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=my-secret-pw -d mysql:tag
    
    #启动我们得
    -d 后台运行
    -p 端口映射
    -v 卷挂载
    -e 环境配置
    -- name 容器名字
    $ docker run -d -p 3310:3306 -v /home/mysql/conf:/etc/mysql/conf.d -v /home/mysql/data:/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --name mysql03 mysql:5.7
    
    # 启动成功之后,我们在本地使用sqlyog来测试一下
    # sqlyog-连接到服务器的3306--和容器内的3306映射 
    
    # 在本地测试创建一个数据库,查看一下我们映射的路径是否ok!

    改变读写权限

    # 通过 -v 容器内路径: ro rw 改变读写权限
    ro #readonly 只读
    rw #readwrite 可读可写
    $ docker run -d -P --name nginx05 -v juming:/etc/nginx:ro nginx
    $ docker run -d -P --name nginx05 -v juming:/etc/nginx:rw nginx
    
    # ro 只要看到ro就说明这个路径只能通过宿主机来操作,容器内部是无法操作!
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