理解映像檔層
說明
正如您在 什麼是映像檔? 中所學到的,容器映像檔是由多個「層」(layers)組成的。這些層一旦建立,就是不可變的(immutable)。但這到底是什麼意思?這些層又是如何被用來建立容器可用的檔案系統的呢?
映像檔層 (Image layers)
映像檔中的每一層都包含一組檔案系統的變更——新增、刪除或修改。讓我們來看一個理論上的映像檔:
- 第一層新增了基本指令和一個套件管理器,例如 apt。
- 第二層安裝了 Python 執行環境和用於依賴管理的 pip。
- 第三層複製了應用程式特定的 requirements.txt 檔案。
- 第四層安裝了該應用程式特定的依賴套件。
- 第五層複製了應用程式的實際原始程式碼。
這個範例看起來可能像這樣:

這種做法是有益的,因為它允許在多個映像檔之間重複使用層。例如,想像您想要建立另一個 Python 應用程式。由於分層機制,您可以利用相同的 Python 基礎層。這將加快建構速度,並減少發佈映像檔所需的儲存空間和頻寬。映像檔分層看起來可能類似於下圖:

分層讓您可以透過重複使用他人的基礎層來擴充映像檔,從而只需新增應用程式真正需要的資料。
堆疊層
分層是透過內容定址儲存(content-addressable storage)和聯合檔案系統(union filesystems)實現的。雖然這會變得比較技術性,但其運作原理如下:
- 每一層下載後,都會解壓縮到主機檔案系統中屬於它自己的目錄中。
- 當您從映像檔執行容器時,會建立一個聯合檔案系統,將各層堆疊在一起,形成一個新的統一視圖。
- 當容器啟動時,其根目錄會使用
chroot設定為該統一目錄的位置。
在建立聯合檔案系統時,除了映像檔層之外,還會專門為正在執行的容器建立一個目錄。這允許容器進行檔案系統變更,同時保持原始映像檔層不被更動。這使得您可以從同一個底層映像檔執行多個容器。
試試看
在本實作指南中,您將使用 docker container commit 指令手動建立新的映像檔層。請注意,您很少會用這種方式建立映像檔,因為通常您會 使用 Dockerfile。但這樣做可以讓您更容易理解它的運作原理。
建立基礎映像檔
在第一步中,您將建立自己的基礎映像檔,並將其用於後續步驟。
下載並安裝 Docker Desktop。
在終端機中,執行以下指令來啟動一個新容器:
$ docker run --name=base-container -ti ubuntu一旦映像檔下載完成且容器啟動後,您應該會看到一個新的 Shell 提示符號。這表示您正在容器內執行。它看起來會像下面這樣(容器 ID 會有所不同):
root@d8c5ca119fcd:/#在容器內,執行以下指令來安裝 Node.js:
$ apt update && apt install -y nodejs當此指令執行時,它會在容器內下載並安裝 Node。在聯合檔案系統的背景下,這些檔案系統變更發生在該容器專屬的目錄內。
執行以下指令來驗證 Node 是否已安裝:
$ node -e 'console.log("Hello world!")'接著,您應該會在控制台中看到「Hello world!」出現。
現在您已經安裝了 Node,您可以準備將所做的變更儲存為一個新的映像檔層,並以此啟動新的容器或建構新的映像檔。為此,您將使用
docker container commit指令。在新的終端機視窗中執行以下指令:$ docker container commit -m "Add node" base-container node-base使用
docker image history指令查看映像檔的層:$ docker image history node-base您將看到類似下面的輸出:
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT d5c1fca2cdc4 10 seconds ago /bin/bash 126MB Add node 2b7cc08dcdbb 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) CMD ["/bin/bash"] 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ADD file:07cdbabf782942af0… 69.2MB <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) LABEL org.opencontainers.… 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) LABEL org.opencontainers.… 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ARG LAUNCHPAD_BUILD_ARCH 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ARG RELEASE 0B請注意頂部一行的「Add node」註解。這一層包含了您剛剛安裝的 Node.js。
為了證明您的映像檔已安裝 Node,您可以使用這個新映像檔啟動一個新容器:
$ docker run node-base node -e "console.log('Hello again')"執行後,您應該會在終端機中收到「Hello again」的輸出,這顯示 Node 已成功安裝並運作正常。
現在您已建立好基礎映像檔,可以移除該容器:
$ docker rm -f base-container
基礎映像檔定義
基礎映像檔是建構其他映像檔的基石。雖然可以使用任何映像檔作為基礎映像檔,但有些映像檔是刻意設計為建構區塊的,為應用程式提供基礎或起點。
在此範例中,您可能不會部署這個
node-base映像檔,因為它目前還沒有實質功能。但它是一個您可以運用於其他建構的基礎。
建構應用程式映像檔
現在您有了基礎映像檔,您可以擴充該映像檔來建構額外的映像檔。
使用剛建立的 node-base 映像檔啟動一個新容器:
$ docker run --name=app-container -ti node-base在此容器內,執行以下指令來建立一個 Node 程式:
$ echo 'console.log("Hello from an app")' > app.js若要執行此 Node 程式,您可以使用以下指令,並在螢幕上看到印出的訊息:
$ node app.js在另一個終端機中,執行以下指令將此容器的變更儲存為新映像檔:
$ docker container commit -c "CMD node app.js" -m "Add app" app-container sample-app此指令不僅會建立一個名為
sample-app的新映像檔,還會將額外的設定加入映像檔中,以設定啟動容器時的預設指令。在本例中,您將其設定為自動執行node app.js。在容器外的終端機中,執行以下指令來查看更新後的層:
$ docker image history sample-app您將看到類似以下的輸出。請注意,頂層註解為「Add app」,下一層為「Add node」:
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT c1502e2ec875 About a minute ago /bin/bash 33B Add app 5310da79c50a 4 minutes ago /bin/bash 126MB Add node 2b7cc08dcdbb 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) CMD ["/bin/bash"] 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ADD file:07cdbabf782942af0… 69.2MB <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) LABEL org.opencontainers.… 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) LABEL org.opencontainers.… 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ARG LAUNCHPAD_BUILD_ARCH 0B <missing> 5 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ARG RELEASE 0B最後,使用全新的映像檔啟動一個新容器。由於您已經指定了預設指令,您可以使用以下指令:
$ docker run sample-app您應該會看到您的問候語出現在終端機中,這來自您的 Node 程式。
現在您已完成容器的操作,可以使用以下指令移除它們:
$ docker rm -f app-container
其他資源
如果您想深入了解所學內容,請查看以下資源:
下一步
正如先前所暗示的,大多數映像檔建構並不會使用 docker container commit。相反地,您會使用 Dockerfile,它能為您自動化這些步驟。