Docker文件系统的分层与隔离

Docker文件系统的分层与隔离M老师：Docker的很多特性都表现在它所使用的文件系统上，比如大家都知道docker的文件系统是分层的，所以它可以快速迭代，可以回滚。这个回滚机制跟github很像，每次提交的时候都会有一个id，回滚就是跟据这个id来操作的。M老师：Docker所支持的文件系统有以下几种：Aufs、devicemapper、btrfs和Vfs，其中前三种是联合文件系统，可以支持分层，VFS不支持。平时用的最多的是aufs和devicemapper。M老师：先介绍一下Aufs，Aufs(advancedmultilayeredunificationfilesystem),直译过来就是高级分层联合文件系统，做为一种UnionFS，它支持将不同的目录挂载到同一个虚拟文件系统下。M老师：这个怎么理解呢，通过一条命令我们来看一下：mount-taufs-obr=/tmp/dir1=ro:/tmp/dir2=rwnone/tmp/newfsM老师：大家有条件的可以一起做下实验，方便理解，-o指定mount传递给文件系统的参数；br指定需要挂载的文件夹，这里包括dir1和dir2；ro/rw指定文件的权限只读和可读写；none这里是挂载的设备，而没有设备用none表示。M老师：为什么要有只读和可读写两种呢，因为docker在启动容器的时候就会用到这两种，而上面这个例子是模拟这个docker文件系统模型。问：启动docker的时候，对硬盘使用只读，意义在于什么？答：这个问题很好，一个image可以启动多个container，这时候会有一个问题，如果每个container对大家共有的部分都有可写的权限，就会出问题。所以docker启动的时候会加载镜像的文件系统那层是只读的，，然后每个contianer获取自己的可读写的层，如果container要修改只读层的文件，那么该文件就会从只读层提取到读写层。只读层的文件就被读写层的文件覆盖了，但只读层的那个文件依然存在这个就实现了文件系统上的隔离。问：就像我们写程序抵触共享的东西不变，只是利用这个共性来底层共享？答：是的。问：加那个none是干什么用的?答：none这里没有设备，用none表示，其实是没有意义的。但命令要求要有一个设备，这条命令中设备是none问：这个命令是在容器里执行的吗？还是在宿主机？答：容器。M老师：继续咱们的分享，刚才实验的结果是什么样子呢，就是把/tmp/dir1和/tmp/dir2合并之后挂载到/tmp/newfs，如果这时在/tmp/dir1下创建一个文件a，/tmp/dir2下创建一个文件b则在/tmp/newfs会看到a,b这两个文件，这就是联合，并且a文件是只读的。M老师：如果有相同的文件则以先挂载的为准，后面挂载的操作会被忽略掉。大家可以想像一下，我每做一次操作都相当于去挂载一个新的目录，这样所有的操作就保存下来了。当然实际情况并不是每次操作都去挂载。当container发生改变的时候，并且我提交commit才会重新挂载一层。问：比如mkdirtest这也算是重新挂载了一层?答：docker有一个命令dockercommit，执行这个的时候会。M老师：可能还会有一些不理解，下面用实际的docker镜像来举个例子。大家启动一个container之后，执行dockersave，可以把container保存成镜像。例如：dockersavecloud_jiankongbao:01.tarcloud_jiankongbao:01其中cloud_jiankongbao:01.tar是镜像的名字，后面的cloud_jiankongbao:01是这个container的ID，可以看到，保存下来的是tar包。不是.iso文件^_^M老师：镜像解压之后是什么呢，我们来看一下：ls.a005304e4e74c1541988d3d1abb170e338c1d45daee7151f8e82f8460634d329d9bde94c518a16a886514758b6b4431200145ecd58e30c5633ac3c0256544d77f1b10cd842498c23d206ee0cbeaa9de8d2ae09ff3c7af2723a9e337a6965d639fb9cc58bde0c0a8fe53e6fdd23898e45041783f2d7869d939d7364f5777fde6f里面有四个目录，其实分别是4个docker的ID，每次使用dockercommit提交对docker的修改之后就会产生一个新的id，就是通过这个ID实现对镜像的回滚。M老师：这4个目录之间是有关系的。这个关系可以通过dockerimage--tree来查看。dockerimages--tree└─f1b10cd84249VirtualSize:0B└─fb9cc58bde0cVirtualSize:203.1MB└─a005304e4e74VirtualSize:203.1MB└─d9bde94c518aVirtualSize:1.957GBTags:cloud_jiankongbao:01M老师：每个目录下有jsonlayer.tarVERSION这三个文件，我们现在只研究他们的结构，所以只看layer.tar这个文件。M老师：我们到一个目录下把layer.tar解压一下dfb9cc58bde0c0a8fe53e6fdd23898e45041783f2d7869d939d7364f5777fde6f;tar-xflayer.tar;lslsfb9cc58bde0c0a8fe53e6fdd23898e45041783f2d7869d939d7364f5777fde6f/binetcjsonliblost+foundmntprocsbinsrvtmpvardevhomelayer.tarlib64mediaoptrootselinuxsysusrVERSION问：为什么会提交四次？答：提交4次是我们自己提交的.M老师：在使用docker的过程中我们需要保存自己的修改，dockercommit执行完之后就把container中的内容回写到镜像中了，就相当于加了一层文件系统，每次提交后就生成了一个新的镜像。4个ID是4次提交的镜像的ID，这4个ID其实相当于一个镜像的4个tag。我们再看一下4个镜像ID的系统：f1b10cd84249这个镜像是初始镜像，大小为0fb9cc58bde0c这个镜像是在f1b10cd84249基础上创建新的镜像；a005304e4e74是以fb9cc58bde0c为基础创建新的镜像，是树状继承的关系；M老师：我们再看一下不同ID目录下的bin目录。lsa005304e4e74c1541988d3d1abb170e338c1d45daee7151f8e82f8460634d329/bin/gtartara005304e4e74只有两个文件，fb9cc58bde0c包括了大部分bin下的文件，对应的场景是fb9cc58bde0c，是装好操作系统，然后我又装了tar这个工具。dockercommit提交之后，就是a005304e4e。问：可以认为fb9cc58bde0c是一个最小化的OS答：可以这么理解。M老师：最后简单说一下devicemapper，回到最开始说的，docker支持多种文件系统。devicemapper是利用了Snapshot和Thinly-ProvisionedSnapshot两种原理，将多个快照挂在同一个卷下从而实现文件系统的分层。这里的快照技术其实就是vm中的快照。M老师：刚才说的autofs是将不同的目录挂到一个虚拟目录，devicemapper就是把多个快照挂载到同一个卷下，不过使用devicemapper的话，一个container的大小最大只能是10G，启动dockerdaemon时用参数-s指定:docker-d-sdevicemapperM老师：当容器基于镜像启动之后，每个容器都会获得自己的写读可写的文件系统层。原镜像的那部分文件系统是只读的，从而实现每个容器的在文件系统上的隔离。问：autofs最大一个container是多大？答：没有限制，直到物理服务器没有资源，但通常不会将数据库和LOG保存在镜像中，所以也不会写的太大，因为docker本身是轻量级的。M老师：平时大家都在说dokcer是弱隔离的，因为他没有隔离的很彻底，比如内核是跟大家共用的，跟宿主机共用同一个内核。SELinux、Cgroups以及/sys、/proc/sys、/dev/sd*等目录下的资源是与宿主机共用的。如果要隔离的彻底那就是VM了，而且如果dockers要想实现这些隔离就必然要牺牲一下现在轻量级的特性。M老师：好吧，今天的分享就到这里了，谢谢大家！