深入解析docker文件分层原理

概述

本文使用一个docker container示例，讲述docker的文件分层的一些原理

知识预备

• docker其实是使用了Linux Kernel的一些特性Features来实现的资源隔离，文件系统就是其中一种，但docker为了使资源可以更高效的被利用，采用了分层次的文件系统结构，来实现container的文件系统。
• 个人觉得原理有点像平行宇宙的概念，有人认为，我们这个宇宙是存在平行宇宙的，也就是我们所做的不同的选择，都会分发出不同宇宙，并持续运行下去，而做梦就是可以游走在这些平行宇宙间。这里也是有点类似，我们打包好的一个镜像后，通过docker run进行运行后，其实就是在这个基础上创建了一个不同的宇宙了，随着container的持续运行，container的内容跟原来的镜像上的东西就会有很多偏差diff，而逐步形成了自己的一个宇宙。

Docker 文件系统

从docker inspect [container-id] --format={{.GraphDriver}}可以获取到各个container的文件系统分层情况

{map[LowerDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b-init/diff:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/diff MergedDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b/merged UpperDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b/diff WorkDir:/var/lib/docker/overlay2/52f456f455215e56b77087495a5d35323fbf1c0e0391f45349f386006c75865b/work] overlay2}

主要有以下四种

LowerDir

这个是所有基于该镜像的container都会指向同一个的文件系统，是镜像层，所有的container都会使用该层。

那么该层是从哪里来的呢，我们可以看下我们的所用的镜像

MergedDir

这个是不同的container会结合Lower层和Upper层，来提供给container中的最终文件系统

UpperDir

这个是记录不同的container的操作，再通过Lower层的对比比较，可以生成一个Merge层

WorkDir

暂未深入了解

示例

docker run -d alpine:latest

查看镜像层的文件系统信息

docker inspect alpine --format={{.GraphDriver}}

{map[MergedDir:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/merged UpperDir:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/diff WorkDir:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/work] overlay2}

注意到UpperDir，这个是镜像的upper层，也就是我们可以在这层面去做修改啥的，会影响之后创建的container

查看container的文件系统信息

docker inspect 9a118484ba --format={{.GraphDriver}}

{map[LowerDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14-init/diff:/var/lib/docker/overlay2/e4b90240aa77212dde6499a49c421d26977ed9fe8a1f6fcbaaaf77d85c67654e/diff MergedDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14/merged UpperDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14/diff WorkDir:/var/lib/docker/overlay2/3d3f32727c4f7867d43c1e61d635ac0ed22e95ff39c66240166dd6614b81fe14/work] overlay2}

可以看到container的Lower层，就是镜像的upper层，我们对container所作的修改，都会在upper层进行体现，并且有merged层进行整理后展示给container。

我们可以用命令行查看container文件系统的变化情况

docker diff 9a118484ba

由于我们未对container进行操作，所以现在这个container跟镜像是无差异的

我们再启动一个container，并且让他sleep 300秒，然后进去container修改一些文件信息

# docker exec -it ca91bb /bin/sh
/ # echo "helloWorld" > /tmp/hello.txt

查看container文件系统的变化情况

docker diff ca91bbffb801
C /root
C /root/.ash_history
C /tmp
A /tmp/hello.txt

可以看到，我们对文件系统做了这些改动，均被记录下来了

这些内容，其实就在UpperDir的目录下

tree -L 1 diff/
diff/
├── root
└── tmp
2 directories, 0 files

从宿主机修改container内容

从以上的实验中，我们可以知道，upper层就是增加的内容，通过同lower层进行merge，来反映container的变化。那么我们是否可以直接修改upper层，来对container进行操作呢？

我们在upper所在的目录中，增加一个目录demo，并且在里面touch一个文件

# tree -L 2 ./
./
├── demo
│   └── mytest.log
├── root
└── tmp
    └── hello.txt

我们从container看看是否可以看到我们所创建的文件

/demo # pwd
/demo
/demo # ls
mytest.log

可以看到，已经生效了，所以，如果我们要初始化掉这个container，可以直接将upper层的内容进行全部删除即可。

应用

• 查找软件安装痕迹

在之前做项目的过程中，客户总是需要我们提供，我们这个代理软件到底会去修改哪些内容，一直也没有找到比较好的方法去给客户提供，从这个docker的分层文件的应用来看，我们可以把代理部署在一个container上面，然后就可以一目了然地发现软件会修改哪些目录和文件了。

• 快速恢复container
• 快速同container文件系统交互
• 保护底层的文件系统不被破坏
• 节省宿主机空间

到此这篇关于docker文件分层的文章就介绍到这了,更多相关docker文件分层内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！