Docker与联合文件系统

本文最后更新于 2024年12月8日

1. 联合文件系统

  • 概念

    UnionFS(联合文件系统)是一种分层,轻量级并且高性能的文件系统,它支持对文件系统的修改作为一次次的提交来一层一层的叠加,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)。联合文件系统是docker镜像的基础,镜像可以通过分层来实现继承,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

    一次加载多个文件系统,但在外面看起来,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。

2.docker镜像加载原理

docker的镜像实际上由一层一层文件系统组成,这种层级的文件系统就是UnionFS,bootfs(boot file system)主要包含bootloader和kernel,bootloader主要是引导和加载kernel,Linux刚启动时会加载bootfs文件系统,在docker镜像最底层是bootfs,这一层与我们典型的Linux/Unix操作系统是一样的,包含boot加载器和内核,当boot加载完成之后,整个内核都在内存中了,此时内存的使用权已由bootfs转交给内核,此时系统会卸载bootfs。

rootfs(root file system)在bootfs之上,包含的就是典型Linux系统中/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。

对于一个精简的OS,rootfs可以很小,只需要包括最基本的命令,工具和程序就可以了,因为底层直接用host的kernel,自己只需要提供rootfs就可以了,由此看见对于不同的Linux发行版,bootfs基本是一致的,rootfs会有差别,因此不同的发行版可以共用bootfs。这样最大的好处就是共享资源,比如多个镜像都从base镜像构建而来,那么宿主机只需要在磁盘上保存一个base镜像,就可以为所有容器服务了,而且镜像的每一层都可以被共享。支持通过拓展现有镜像,创建新的镜像。

docker镜像都是只读的,当容器启动时,一个新的可写层被加载到镜像的顶部,这一层通常被称之为容器层,容器层之下的都叫镜像层,所有对容器的改动,无论添加删除还是修改文件,都只会发生在容器中,只有容器层是可写的,容器层下面所有镜像层都是只读的。


Docker与联合文件系统
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作者
Liu Zijian
发布于
2024年4月6日
更新于
2024年12月8日
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