作者：三十

起源：恒生 LIGHT 云社区

Docker 是如何组织存储的

dokcer 在组织存储内容时很奇妙的利用了分层复用的思维。所以咱们能够以此为案例学习一下该思维。

1. 镜像分层

一个 Docker 镜像在构建的过程中分了很多层，每一层都是只读的。联合上面例子进行阐明：

# 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

这个 Dockerfile 中会有 4 条指令扭转了文件系统并创立了新层。

• FROM指令从 ubuntu:18.04 的镜像中创立了根底层。
• LABEL指令仅仅批改了镜像的元数据，不会创立新层。
• COPY指令将执行本次构建的当前目录中的内容增加到镜像当中，会创立一个新层记录扭转。
• 第一个 RUN 指令，构建了程序并将后果输入到镜像中，会创立一个新层记录扭转。
• 第二个 RUN 指令，删除了缓存目录，会创立一个新层记录扭转。
• CMD指令定义了容器中运行的指令，只是批改了镜像的元数据，并不会创立新层。

这里每层都只记录与其上一层的不同。当咱们创立一个容器的时候，这是就会创立一层可写层，也叫容器层。对于正在运行中的容器的内容的变动都会记录在该层中。下图形容了该关系：

2. 容器分层

容器和镜像的不同次要是最顶层的可写层的不同，所有对于容器的写操作都会记录在这层中，如果容器被删除，那么这个可写层也会被删除，然而镜像会被保留。

留神：如果想要多个容器共享雷同的数据，能够通过 Docker Volumes 实现。

每个容器都有其本人的可写层，所有的变换都会被寄存在其中，所以多个容器可共享同一个镜像。下图形容了该关系：

留神 ：此处还有个细节，多个镜像可能共用雷同的层，比方两个镜像中有雷同的层，那么在构建或是拉取的时候发现本地以存在，则不会再次构建或拉取。所以计算镜像大小的时候，不能仅通过 docker images 命令显示出的大小来汇总求和，该值有可能大于理论值。

3. 容器在磁盘占用的空间

能够通过 docker ps -s命令，来看正在运行中的容器占用的空间（局部值）。两个列的不同代表的内容：

• size：容器的可写层占用的磁盘大小
• virtual size：蕴含了容器可写层和只读镜像的大小。

容器占用磁盘空间的其它路径：

• 容器产生的日志文件。
• 应用 Volume 和 bind mounts 挂载的内容。
• 容器的配置文件
• 内存中的内容（如果开启了 swapping）
• Checkpoints（如果应用了该性能）

4.Copy-on-Write（CoW）策略

Docker 中的存储驱动都是采纳该策略。

CoW 策略可能最大效率的共享和复制文件。如果一个文件在镜像的更低层存在，那么其下层（包含可写层）须要读取该内容则能够间接应用该文件。当须要对其进行批改时，会复制该文件到该层并进行批改。这最大限度的缩小了 IO 和每个后续层的大小。

4.1 共享使镜像更小

当咱们应用 docker pull拉取镜像或是应用一个本地没有的镜像创立容器的时候，该镜像会被分层的存储到本地 Dockers 存储区域中。在 linux 中通常是 /var/lib/docker。

咱们能够去 /var/lib/docker/<storage-driver>目录下看咱们已拉取各层镜像。比方应用 overlay2存储驱动。

这么多层，咱们能够通过 docker image inspect来查看某个镜像蕴含哪些层

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

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

通过下面查看咱们能够看到 redis 和 mysql5.7 使用了同一层，这样共享雷同层就大大节俭了存储镜像的空间，同时也晋升了拉取镜像的速度。

咱们能够通过 docker image history命令来查看镜像分层状况，以 redis 为例

docker history redis

留神：

• 有些步骤的大小为 0，是因为他们只扭转了元数据，并不会产生新层，也不会占用额定的空间（除元数据自身）。所以上述 redis 镜像中蕴含了 5 层。

• <missing>步骤，这些步骤可能是以下状况中的一种

  • 在另一个零碎上构建的
  • 从 Docker Hub 中提取的
  • 应用 BuildKit 作为构建器构建的。

4.2 复制让容器更有效率

当咱们启动一个容器的时候，会增加一个可写层在镜像之上，用于存储所有的变动。当对已有文件进行批改的时候采纳 CoW 策略。首先会到各层寻找到该文件，而后复制该文件到可写层，而后进行批改并存储。

这么做可能让咱们最大限度地缩小 I / O 操作。

然而，很显著的是当一个容器中的利用须要进行频繁的写操作，那么会造成可写层越来越宏大，此时咱们能够通过 Volume 来帮忙咱们分担压力。

容器的元数据和日志是独自寄存的，个别是寄存在 /var/lib/docker/containers中，咱们能够应用 du -sh /var/lib/docker/containers/*来查看各个容器占用多少。（容器 ID 其实就是文件夹名称的前 12 位）。

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