Docker与联合文件系统

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。