本篇文章給大家?guī)砹岁P于docker中鏡像分層、容器分層和容器在磁盤占用空間的相關問題，希望對大家有幫助。

Docker是如何組織存儲的

dokcer在組織存儲內(nèi)容時很巧妙的應用了分層復用的思想。所以我們可以以此為案例學習一下該思想。

1.鏡像分層

一個Docker鏡像在構建的過程中分了很多層，每一層都是只讀的。結合下面例子進行說明：

# 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

這個Dockerfile中會有4條指令改變了文件系統(tǒng)并創(chuàng)建了新層。

• FROM指令從ubuntu:18.04的鏡像中創(chuàng)建了基礎層。
• LABEL指令僅僅修改了鏡像的元數(shù)據(jù)，不會創(chuàng)建新層。
• COPY指令將執(zhí)行本次構建的當前目錄中的內(nèi)容添加到鏡像當中，會創(chuàng)建一個新層記錄改變。
• 第一個RUN指令，構建了程序并將結果輸出到鏡像中，會創(chuàng)建一個新層記錄改變。
• 第二個RUN指令，刪除了緩存目錄，會創(chuàng)建一個新層記錄改變。
• CMD指令定義了容器中運行的指令，只是修改了鏡像的元數(shù)據(jù)，并不會創(chuàng)建新層。

這里每層都只記錄與其上一層的不同。當我們創(chuàng)建一個容器的時候，這是就會創(chuàng)建一層可寫層，也叫容器層。對于正在運行中的容器的內(nèi)容的變化都會記錄在該層中。下圖描述了該關系：

2.容器分層

容器和鏡像的不同主要是最頂層的可寫層的不同，所有對于容器的寫操作都會記錄在這層中，如果容器被刪除，那么這個可寫層也會被刪除，但是鏡像會被保留。

注意：如果想要多個容器共享相同的數(shù)據(jù)，可以通過Docker Volumes實現(xiàn)。

每個容器都有其自己的可寫層，所有的變換都會被存放在其中，所以多個容器可共享同一個鏡像。下圖描述了該關系：

注意 ：此處還有個細節(jié)，多個鏡像可能共用相同的層，比如兩個鏡像中有相同的層，那么在構建或是拉取的時候發(fā)現(xiàn)本地以存在，則不會再次構建或拉取。所以計算鏡像大小的時候，不能僅通過 docker images命令顯示出的大小來匯總求和，該值有可能大于實際值。

3.容器在磁盤占用的空間

可以通過 docker ps -s命令，來看正在運行中的容器占用的空間（部分值）。兩個列的不同代表的內(nèi)容：

• size： 容器的可寫層占用的磁盤大小
• virtual size： 包含了容器可寫層和只讀鏡像的大小。

容器占用磁盤空間的其它途徑：

• 容器產(chǎn)生的日志文件。
• 使用Volume和bind mounts掛載的內(nèi)容。
• 容器的配置文件
• 內(nèi)存中的內(nèi)容（如果開啟了swapping）
• Checkpoints（如果使用了該功能）

4.Copy-on-Write（CoW）策略

Docker中的存儲驅(qū)動都是采用該策略。

CoW策略能夠最大效率的共享和復制文件。如果一個文件在鏡像的更低層存在，那么其上層（包括可寫層）需要讀取該內(nèi)容則可以直接使用該文件。當需要對其進行修改時，會復制該文件到該層并進行修改。這最大限度的減少了IO和每個后續(xù)層的大小。

4.1共享使鏡像更小

當我們使用 docker pull拉取鏡像或是使用一個本地沒有的鏡像創(chuàng)建容器的時候，該鏡像會被分層的存儲到本地Dockers存儲區(qū)域中。在linux中通常是 /var/lib/docker。

我們可以去 /var/lib/docker/<storage-driver>目錄下看我們已拉取各層鏡像。比如使用 overlay2存儲驅(qū)動。

這么多層，我們可以通過 docker image inspect來查看某個鏡像包含哪些層

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

通過上面查看我們可以看到redis和mysql5.7運用了同一層，這樣共享相同層就大大節(jié)省了存儲鏡像的空間，同時也提升了拉取鏡像的速度 。

我們可以通過 docker image history命令來查看鏡像分層情況，以redis為例

docker history redis

注意 ：

• 有些步驟的大小為0，是因為他們只改變了元數(shù)據(jù)，并不會產(chǎn)生新層，也不會占用額外的空間（除元數(shù)據(jù)本身）。所以上述redis鏡像中包含了5層。

• <missing>步驟，這些步驟可能是以下情況中的一種

  • 在另一個系統(tǒng)上構建的
  • 從Docker Hub中提取的
  • 使用BuildKit作為構建器構建的。

4.2復制讓容器更有效率

當我們啟動一個容器的時候，會添加一個可寫層在鏡像之上，用于存儲所有的變化。當對已有文件進行修改的時候采用CoW策略。首先會到各層尋找到該文件，然后復制該文件到可寫層，然后進行修改并存儲。

這么做能夠讓我們最大限度地減少I/O操作。

但是，很明顯的是當一個容器中的應用需要進行頻繁的寫操作，那么會造成可寫層越來越龐大，此時我們可以通過Volume來幫助我們分擔壓力。

容器的元數(shù)據(jù)和日志是單獨存放的，一般是存放在 /var/lib/docker/containers中，我們可以使用 du -sh /var/lib/docker/containers/*來查看各個容器占用多少。（容器ID其實就是文件夾名稱的前12位）。

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