理解映象層

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解釋

正如您在什麼是映象？中所瞭解到的，容器映象由多個層組成。這些層一旦建立，就是不可變的。但是，這到底意味著什麼？這些層又是如何用於建立容器可以使用的檔案系統的呢？

映象層

映象中的每一層都包含一組檔案系統變更——新增、刪除或修改。讓我們看一個理論上的映象：

  1. 第一層添加了基本命令和包管理器，例如 apt。
  2. 第二層安裝了 Python 執行時和用於依賴管理的 pip。
  3. 第三層複製了一個應用程式特定的 requirements.txt 檔案。
  4. 第四層安裝了該應用程式的特定依賴項。
  5. 第五層複製了應用程式的實際原始碼。

這個例子可能看起來像這樣：

screenshot of the flowchart showing the concept of the image layers

這樣做的好處是它允許在映象之間重用層。例如，想象一下您想建立另一個 Python 應用程式。由於分層，您可以利用相同的 Python 基礎。這將使構建更快，並減少分發映象所需的儲存和頻寬。映象分層可能類似於以下情況：

screenshot of the flowchart showing the benefits of the image layering

層讓您可以透過重用他人的基礎層來擴充套件映象，從而只需新增您的應用程式所需的資料。

堆疊層

分層是透過內容可定址儲存和聯合檔案系統實現的。雖然這會涉及到一些技術細節，但其工作原理如下：

  1. 下載每一層後，它會被提取到主機檔案系統上的各自目錄中。
  2. 當您從一個映象執行容器時，會建立一個聯合檔案系統，其中各層相互堆疊，從而形成一個新的統一檢視。
  3. 當容器啟動時，它的根目錄使用 chroot 設定為這個統一目錄的位置。

當建立聯合檔案系統時，除了映象層之外，還會為正在執行的容器建立一個專門的目錄。這允許容器進行檔案系統更改，同時保持原始映象層不受影響。這使您能夠從同一個底層映象執行多個容器。

試一試

在本實踐指南中，您將使用 docker container commit 命令手動建立新的映象層。請注意，您很少會用這種方式建立映象，因為通常會使用 Dockerfile。但是，這樣做能讓您更容易理解其工作原理。

建立基礎映象

在第一步中，您將建立自己的基礎映象，然後在後續步驟中使用它。

  1. 下載並安裝 Docker Desktop。

  2. 在終端中，執行以下命令來啟動一個新容器：

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

    一旦映象下載完畢並且容器已啟動，您應該會看到一個新的 shell 提示符。它正在您的容器內部執行。它看起來會類似於以下內容（容器 ID 會有所不同）：

    root@d8c5ca119fcd:/#

  3. 在容器內部，執行以下命令來安裝 Node.js：

    $ apt update && apt install -y nodejs

    當此命令執行時，它會在容器內下載並安裝 Node。在聯合檔案系統的上下文中，這些檔案系統更改發生在該容器獨有的目錄中。

  4. 透過執行以下命令來驗證 Node 是否已安裝：

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

    然後您應該會在控制檯中看到 "Hello world!" 的輸出。

  5. 現在您已經安裝了 Node，您可以將所做的更改儲存為一個新的映象層，您可以從該層啟動新容器或構建新映象。為此，您將使用 docker container commit 命令。在一個新的終端中執行以下命令：

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

  6. 使用 docker image history 命令檢視您映象的各層：

    $ docker image history node-base

    您將看到類似以下的輸出：

    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

    請注意頂行上的 "Add node" 註釋。該層包含了您剛剛進行的 Node.js 安裝。

  7. 為了證明您的映象已安裝 Node，您可以使用這個新映象啟動一個新容器：

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

    這樣，您應該會在終端中得到 "Hello again" 的輸出，表明 Node 已安裝並正常工作。

  8. 現在您已經建立完基礎映象，可以移除該容器了：

    $ docker rm -f base-container

基礎映象定義

基礎映象是構建其他映象的基礎。任何映象都可以用作基礎映象。然而，有些映象是特意被建立為構建塊，為應用程式提供一個基礎或起點。

在這個例子中，您可能不會部署這個 node-base 映象，因為它實際上還沒有做任何事情。但它是一個可以用於其他構建的基礎。

構建應用程式映象

現在您有了一個基礎映象，您可以擴充套件該映象來構建其他映象。

  1. 使用新建立的 node-base 映象啟動一個新容器：

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

  2. 在這個容器內部，執行以下命令來建立一個 Node 程式：

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

    要執行這個 Node 程式，您可以使用以下命令，並在螢幕上看到打印出的訊息：

    $ node app.js

  3. 在另一個終端中，執行以下命令將此容器的更改儲存為一個新映象：

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

    該命令不僅建立了一個名為 sample-app 的新映象，還向該映象添加了額外的配置，以設定啟動容器時的預設命令。在這種情況下，您將其設定為自動執行 node app.js。

  4. 在容器外部的終端中，執行以下命令以檢視更新後的層：

    $ docker image history sample-app

    然後您會看到類似以下的輸出。注意頂層的註釋是“Add app”，下一層的註釋是“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. 最後，使用這個全新的映象啟動一個新容器。由於您指定了預設命令，可以使用以下命令：

    $ docker run sample-app

    您應該會在終端中看到您的問候語出現，它來自您的 Node 程式。

  6. 現在您已經完成了容器的使用，可以使用以下命令將它們刪除：

    $ docker rm -f app-container

其他資源

如果您想更深入地瞭解所學內容，請檢視以下資源：

後續步驟

如前所述，大多數映象構建不使用 docker container commit。相反，您將使用 Dockerfile，它可以為您自動完成這些步驟。

編寫 Dockerfile