docker image是怎么存储的

Docker 镜像的存储是一个分层、高效的机制，其核心设计基于联合文件系统（UnionFS）。以下是详细解析：

1. 分层存储结构

Docker 镜像由多个只读层（Layer）叠加组成，每个层代表镜像构建过程中的一条指令（如 RUN、COPY 等）。例如：

FROM ubuntu:20.04         # 基础层
RUN apt-get update        # 新增层
COPY app /opt/app         # 新增层

• 特点：
  • 每层仅存储与上一层的差异部分，节省空间。
  • 层是共享的，多个镜像可复用相同层（如相同的 ubuntu:20.04 基础层）。

2. 存储驱动与文件系统

Docker 使用存储驱动（Storage Driver）管理层的堆叠和访问，常见驱动包括： - Overlay2（推荐）：基于 OverlayFS，性能优，支持页缓存共享。 - AUFS：早期默认驱动，适合旧系统。 - Devicemapper：适用于 CentOS/RHEL（需 direct-lvm 优化）。 - Btrfs/ZFS：适用于特定文件系统需求。

数据存储路径： - Linux 默认位置：/var/lib/docker/<storage-driver>/ - 例如：/var/lib/docker/overlay2/

3. 镜像组成要素

• Manifest：描述镜像的配置和层信息（JSON 文件）。
• Config：包含镜像元数据（如环境变量、入口点）。
• Layer Diff：每层的文件系统变更（压缩为 tar 归档）。
• Image ID：基于内容哈希（SHA256）的唯一标识。

4. 镜像与容器的关系

• 镜像：静态的只读层。
• 容器：在镜像顶部添加一个可写层（Container Layer），所有修改（如日志、临时文件）均在此层，容器删除后该层丢失。

5. 存储优化实践

• 清理无用镜像： bash docker image prune -a # 删除悬空镜像 docker system df # 查看存储占用
• 选择合适驱动：生产环境推荐 overlay2。

• 多阶段构建：减少最终镜像层数和大小。

  FROM golang AS builder     # 构建阶段
  COPY . /src
  RUN go build -o /app
  
  FROM alpine               # 最终阶段
  COPY --from=builder /app /
  

6. 底层文件系统示例（Overlay2）

/var/lib/docker/overlay2/
├── l/                      # 硬链接目录（缩短层ID路径）
├── <layer-id>/
│   ├── diff/               # 该层文件变更（如新增的 `/opt/app`）
│   ├── link                # 短名称引用
│   └── lower               # 指向父层标识
└── merged/                 # 联合挂载点（容器运行时视图）

常见问题

• Q：镜像占用的磁盘空间比实际文件大？

  • A：因分层存储和日志等元数据占用，可用 docker system prune 清理。

• Q：如何导出/导入镜像？

  • A：使用 docker save 和 docker load：

  docker save my-image > my-image.tar
  docker load < my-image.tar
  

通过理解分层设计和存储驱动，可以更高效地管理 Docker 镜像的生命周期和资源占用。