04 - 镜像存储机制

1. OverlayFS 存储原理

OverlayFS 结构分为三个层: LowerDir、Upperdir、MergedDir

LowerDir （只读层）只读的 image layer，其实就是 rootfs, 在使用 Dockfile 构建镜像的时候, Image Layer 可以分很多层，所以对应的 lowerdir 会很多（源镜像）。
UpperDir （读写层） upperdir 则是在 lowerdir 之上的一层, 为读写层。容器在启动的时候会创建, 所有对容器的修改, 都是在这层。比如容器启动写入的日志文件，或者是应用程序写入的临时文件。
MergedDir （合并层） merged 目录是容器的挂载点,在用户视角能够看到的所有文件，都是从这层展示的。
WorkDir （工作目录） workdir 是 OverlayFS 内部用于处理写入操作的临时目录。

OverlayFS 演示：

# 创建需要的目录和文件
cd /tmp/
mkdir upper lower merged work
echo "I'm from lower" > lower/in_lower.txt 
echo "I'm from upper" > upper/in_upper.txt# `in_both` is in both directories
echo "I'm from lower" > lower/in_both.txt 
echo "I'm from upper" > upper/in_both.txt # 挂载 overlay 文件系统 
mount -t overlay overlay \-o lowerdir=/tmp/lower,upperdir=/tmp/upper,workdir=/tmp/work \/tmp/merged

查看文件合并后的效果：

[root@docker tmp]# cd /tmp/merged/
[root@docker merged]# cat in_lower.txt 
I'm from lower
[root@docker merged]# cat in_upper.txt
I'm from upper
# upper 层会覆盖 lower 层的文件 
[root@docker merged]# cat in_both.txt 
I'm from upper

创建一个新文件

[root@docker tmp]# echo 'new file' > merged/new_file
[root@docker tmp]# ls -l */new_file
-rw-r--r-- 1 root root 9 Oct 10 16:10 merged/new_file
-rw-r--r-- 1 root root 9 Oct 10 16:10 upper/new_file

删除一个文件

# 删除 merged 层的文件  in_both.txt
[root@docker tmp]# rm merged/in_both.txt# 在 merged 层找不到文件  in_both.txt
[root@docker tmp]# ls -l merged/in_both.txt lower/in_both.txt upper/in_both.txt
ls: cannot access merged/in_both.txt: No such file or directory
-rw-r--r-- 1 root root   15 Oct 10 16:01 lower/in_both.txt
c--------- 1 root root 0, 0 Oct 10 16:12 upper/in_both.txt# 在 upper 层还可以看到 in_both.txt, 但文件类型是 c (character )
[root@docker tmp]# ls -l upper/in_both.txt 
c--------- 1 root root 0, 0 Oct 10 16:12 upper/in_both.txt

2. 分析镜像存储结构

下载一个 redis6 的镜像

[root@docker ~]# docker pull redis:6
6: Pulling from library/redis
a2abf6c4d29d: Pull complete 
c7a4e4382001: Pull complete 
4044b9ba67c9: Pull complete 
c8388a79482f: Pull complete 
413c8bb60be2: Pull complete 
1abfd3011519: Pull complete 
Digest: sha256:db485f2e245b5b3329fdc7eff4eb00f913e09d8feb9ca720788059fdc2ed8339
Status: Downloaded newer image for redis:6
docker.io/library/redis:6

使用docker inspect命令查看镜像存储结构

        "GraphDriver": {"Data": {"LowerDir": "/var/lib/docker/overlay2/7e4326877b790c7c20ae410c45ed2fee3c4846abccb3fd9e9078db644ae94f21/diff:/var/lib/docker/overlay2/0ea57f86b6e450766574019a4d8169c672aa688ebcd7e72155866c8d03b28d81/diff:/var/lib/docker/overlay2/63eec74fddbf61d5a5463c4efc705fda3db1d7ed15574207b4a4c6c6d1da7caa/diff:/var/lib/docker/overlay2/dfe479f8f8050b8ca5739f6c9fecaeba2acd281ec35d76af42e74497ff50423a/diff:/var/lib/docker/overlay2/e9001743d00736bb1f52cd6ffb4ab997d8a1fa396a49f15d13ad68bfffe94d17/diff","MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/e3d66951da5b2e15f35b7341a3d2b518d6932574eae7e9adcf41b18f7c7f7707/merged","UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/e3d66951da5b2e15f35b7341a3d2b518d6932574eae7e9adcf41b18f7c7f7707/diff","WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/e3d66951da5b2e15f35b7341a3d2b518d6932574eae7e9adcf41b18f7c7f7707/work"},"Name": "overlay2"},

Docker 镜像在磁盘上解压后的目录：

[root@docker ~]# ll /var/lib/docker/overlay2/
total 28
drwx--x--- 4 root root 4096 Oct 10 17:30 0ea57f86b6e450766574019a4d8169c672aa688ebcd7e72155866c8d03b28d81
drwx--x--- 4 root root 4096 Oct 10 17:30 63eec74fddbf61d5a5463c4efc705fda3db1d7ed15574207b4a4c6c6d1da7caa
drwx--x--- 4 root root 4096 Oct 10 17:30 7e4326877b790c7c20ae410c45ed2fee3c4846abccb3fd9e9078db644ae94f21
drwx--x--- 4 root root 4096 Oct 10 17:30 dfe479f8f8050b8ca5739f6c9fecaeba2acd281ec35d76af42e74497ff50423a
drwx--x--- 4 root root 4096 Oct 10 17:30 e3d66951da5b2e15f35b7341a3d2b518d6932574eae7e9adcf41b18f7c7f7707
drwx--x--- 3 root root 4096 Oct 10 17:30 e9001743d00736bb1f52cd6ffb4ab997d8a1fa396a49f15d13ad68bfffe94d17
drwx------ 2 root root 4096 Oct 10 17:30 l

3. 运行中容器的存储结构

启动 redis:6 镜像

[root@docker ~]# docker run -d --name redis6 redis:6

使用 docker inspect 命令查看容器详情

[root@docker ~]# docker ps 
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS      NAMES
94b7bf4eb2d4   redis:6   "docker-entrypoint.s…"   39 seconds ago   Up 38 seconds   6379/tcp   redis6
[root@docker ~]# 
[root@docker ~]# docker inspect redis6
..."GraphDriver": {"Data": {"LowerDir": "/var/lib/docker/overlay2/b2b5ec5141bc9e6f4732904c681adf5d26903367f5f2d0935c94f0cb91084189-init/diff:/var/lib/docker/overlay2/e3d66951da5b2e15f35b7341a3d2b518d6932574eae7e9adcf41b18f7c7f7707/diff:/var/lib/docker/overlay2/7e4326877b790c7c20ae410c45ed2fee3c4846abccb3fd9e9078db644ae94f21/diff:/var/lib/docker/overlay2/0ea57f86b6e450766574019a4d8169c672aa688ebcd7e72155866c8d03b28d81/diff:/var/lib/docker/overlay2/63eec74fddbf61d5a5463c4efc705fda3db1d7ed15574207b4a4c6c6d1da7caa/diff:/var/lib/docker/overlay2/dfe479f8f8050b8ca5739f6c9fecaeba2acd281ec35d76af42e74497ff50423a/diff:/var/lib/docker/overlay2/e9001743d00736bb1f52cd6ffb4ab997d8a1fa396a49f15d13ad68bfffe94d17/diff","MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/b2b5ec5141bc9e6f4732904c681adf5d26903367f5f2d0935c94f0cb91084189/merged","UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/b2b5ec5141bc9e6f4732904c681adf5d26903367f5f2d0935c94f0cb91084189/diff","WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/b2b5ec5141bc9e6f4732904c681adf5d26903367f5f2d0935c94f0cb91084189/work"},"Name": "overlay2"},
...

向容器运行时的 UpperDir 层写入文件 upper.txt

[root@docker ~]# touch /var/lib/docker/overlay2/b2b5ec5141bc9e6f4732904c681adf5d26903367f5f2d0935c94f0cb91084189/diff/upper.txt

附录：

删除主机上的所有镜像和容器，先删容器再删镜像

# 删除所有容器
docker rm $(docker ps -aq) --force
# or
docker rm $(docker ps -a | awk '{print $1}' | grep -v "CONTAINER") --force # 删除所有镜像 
docker rmi $(docker image ls -q)

ocker rm $(docker ps -aq) --force