docker的分层
Contents
- docker的层
- docker的层是怎么来的
- docker是如何区分这些层
- docker镜像是如何区分这些层的
- docker的层在本地的存储
- vfs
- devicemapper
docker的层
在这里，我们首先做一个样例，样例设定为一个镜像D。当然，这个D镜像不是单层，而是从其他层继承来的。
继承关系如下所示：
─a Virtual Size:10 KB└─b Virtual Size: 10 MB└─c Virtual Size: 100 MB└─d Virtual Size: 200 MB
D镜像由a/b/c/d四层组成，我们以最后一层的大写来称谓这个镜像，叫他D镜像。同理，a/b/c三层组成的镜像就是C镜像。
docker的层是怎么来的
层嘛，当然是一层层堆叠起来的。
具体来说，就是比如你现在有了一个C的镜像，然后你打算在上面增加一个软件，比如tomcat。那么你无论是通过Dockerfile，异或是通过创建一个C的实例容器，然后commit出来，这个时候你就可以得到一个新的镜像D。镜像D除了有镜像C之外，还有一部分新增的内容。所以这就有了新的一层d。以此类推，就有了诸多的层。
docker是如何区分这些层
docker如何区分这些层，我们从两个角度来看，一个角度，是docker将这些层存储在了本地的graph里，并使之受自己的管理。根据不同的存储driver，当然会有一些细节的不同，但是大同小异。我这里用vfs和devicemapper的driver作为举例。其他可以自己研习。另一个角度就是docker的镜像在导入导出时，进行层次的区分。
docker镜像是如何区分这些层的
先来介绍镜像是如何区分的，这样有利于理解在本地的存储。
还是刚刚的例子，D镜像有a/b/c/d四层。
那么我们以c和d两层作为样例来举例。
显然，镜像C和D的关系是C是D的parent层。
那么从C到D，其实无外乎有四种修改：
- 增加了某文件（文件夹也可以看做是文件，下面统写为文件）
- 删除了某文件
- 修改了某文件
- 某文件不变
好了，现在我们有了c镜像，然后如何来记录D镜像，也就是如何添加d层呢？显然，有一个假定就是从C到D，大部分文件都没有变化，所以只需要采用增量式记录就可以了。具体来说就是
- 增加了某文件：则在d层中直接增加该文件。比如C中没有/d.txt，而在D中有，那么D中直接在根中加一个d.txt
- 删除了某文件：在d中进行标注，比如删除了/c.txt，那么在D中，则生成一个/..c.txt的文件，表明这个文件已经奔删除了。
- 修改了某文件：因为跟C中的文件不同了，同增加了某文件。
- 某文件不变：C中有/a.txt，D中就不必再包含了。
这样就得到了d层。有了d层和C镜像，根据上面的规则反推，就可以得到一个完整的D镜像了。这就是分层的精髓。
docker的层在本地的存储
我们从一个镜像说起，我们现在得到了一个D镜像，里面已经有了a/b/c/d四个层。好了，我现在来分别存储。
因为存储的目标是为了后面进行使用，所以在本地存储，其实是为了得到四个完整的镜像。所以，我要在本地其实要存储A/B/C/D四个完整的镜像。
docker的镜像在本地的存储。因为具体驱动不同，所以最终实现的效果不相同。
vfs
vfs是采用全量的方式来存储镜像的。比如有a层，那么镜像A在vfs中存储有a层的所有文件。镜像B在vfs中将首先将a/b两层的文件进行拼合（前文已经叙述），得到拥有所有文件的完整镜像B，然后存在另一个目录中。以此类推。
vfs的这种方式，有个很大弊端，就是对于层次多的镜像，需要每次要拷贝很久。
比如本例中，A镜像，需要10KB；B镜像需要10MB；C镜像需要100MB，D镜像200MB。共需要310MB。
虽然D镜像较之于C镜像，只增加了d层，100MB的东西，但是在vfs中仍然要全部存储。
devicemapper
vfs之所以要存储全部，就是因为他没有联合的概念。与之相对的，就是devicemapper（dm）和aufs等联合文件系统在分层上表现出来的强大能力。
联合存储是一种很神奇的东西。他可以把不同目录下的文件融合到一个目录下。比如在目录dirA下有a.txt，dirB下有b.txt。联合文件系统可以对用户提供一个dir文件，里面包含了dirA和dirB下的内容，那么对于用户，就可以看到dir下有两个文件，a.txt和b.txt了。
在本例中，存储镜像A，是需要存储完整的a层。但是在存储镜像B时，可以利用a层和b层之间的关系，只需要存储增量部分的内容即可。同理，存储到了D镜像，只要存储较之于C增量的100MB。较之于vfs，节省了很大的空间。
具体的dm或者aufs的原理，就需要再去研究他们是如何实现的联合存储了。