【Docker基础】Docker核心概念：镜像（Image）详解

目录

1 Docker镜像概述

1.1 什么是Docker镜像

1.2 镜像与容器的关系

2 Docker镜像的组成结构

2.1 分层存储机制

2.2 镜像层详解

3 Docker镜像的核心概念

3.1 镜像仓库（Registry）

3.2 标签（Tag）

3.3 镜像摘要（Digest）

4 Docker镜像的生命周期

4.1 镜像构建流程

4.2 镜像分发流程

5 Docker镜像的存储与管理

5.1 镜像存储机制

5.2 镜像管理命令

6 常用Docker镜像操作示例

6.1 查看镜像

6.2 删除镜像

6.3 导出与导入镜像

7 总结

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1 Docker镜像概述

Docker镜像是Docker技术的核心组件之一，它是轻量级、可执行的独立软件包，包含运行某个软件所需的所有内容：代码、运行时环境、系统工具、系统库和设置。镜像采用分层存储的架构，这种设计使得Docker镜像非常高效且易于分发。

1.1 什么是Docker镜像

Docker镜像是一个 只读模板，用于创建Docker容器。你可以把它类比为面向对象编程中的"类"——镜像是静态的定义，而容器是镜像的运行实例。镜像包含了运行应用程序所需的一切：操作系统、运行时环境、应用程序代码、依赖库等。

镜像的一个重要特性是 不可变性——一旦创建就不能被修改（只能通过创建新镜像来更新）。这种特性确保了开发、测试和生产环境的一致性。

1.2 镜像与容器的关系

镜像和容器的关系可以用以下类比来理解：

• 镜像 = 类（Class）
• 容器 = 对象（Object Instance）

当你运行一个镜像时，Docker会创建一个可写的容器层（称为"容器层"或"可写层"）在镜像层之上。所有对运行中容器的修改都发生在这个可写层中，而不会影响底层的镜像。

2 Docker镜像的组成结构

2.1 分层存储机制

Docker镜像采用分层（Layer）的存储机制，每一层都是只读的，并且可以被多个镜像共享。这种设计带来了几个重要优势：

• 存储效率：相同层只需存储一次
• 快速分发：只需传输本地不存在的层
• 快速构建：构建时只需重建变化的层

2.2 镜像层详解

每个Docker镜像由多个层组成，每层代表Dockerfile中的一条指令：

• 基础层：通常是操作系统层（如Ubuntu、Alpine等）
• 中间层：安装软件、配置环境等操作创建的层
• 顶层：包含应用代码和运行配置

这种分层结构使得镜像可以高效地复用已有层，大大减少了存储空间和网络传输的需求。

3 Docker镜像的核心概念

3.1 镜像仓库（Registry）

Docker镜像仓库是存储和分发Docker镜像的服务。主要有两种类型：

• 公共仓库：如Docker Hub，包含大量官方和社区维护的镜像
• 私有仓库：企业或组织内部搭建的镜像仓库，如Harbor

3.2 标签（Tag）

Docker使用标签来区分同一镜像的不同版本。标签通常表示版本号、环境或其他标识信息，例如：

• nginx:latest - 最新稳定版
• nginx:1.21.6 - 特定版本
• myapp:dev - 开发版本

3.3 镜像摘要（Digest）

每个Docker镜像都有一个唯一的SHA256哈希值，称为摘要（Digest）。它确保了镜像内容的完整性，即使标签被重新指向不同的内容，摘要也不会改变。

4 Docker镜像的生命周期

4.1 镜像构建流程

• Docker镜像通常通过Dockerfile构建，流程如下：

• 编写Dockerfile：定义构建步骤
• 执行构建命令：docker build -t myimage:tag .
• 逐条执行指令：每条指令创建一个新层
• 生成最终镜像：所有层叠加形成最终镜像

4.2 镜像分发流程

镜像的分发通常涉及以下步骤：

• 本地构建：开发者在本地构建镜像
• 标记镜像：为镜像打上仓库地址标签
• 推送镜像：将镜像推送到远程仓库
• 拉取镜像：其他环境从仓库拉取镜像

5 Docker镜像的存储与管理

5.1 镜像存储机制

Docker使用存储驱动来管理镜像层和容器层。常见的存储驱动有：

• overlay2（推荐）
• aufs
• devicemapper
• btrfs
• zfs

5.2 镜像管理命令

• 常用Docker镜像管理命令：

命令	描述
docker images	列出本地镜像
docker pull	拉取远程镜像
docker push	推送镜像到仓库
docker rmi	删除本地镜像
docker tag	给镜像打标签
docker build	构建镜像
docker history	查看镜像构建历史

6 常用Docker镜像操作示例

6.1 查看镜像

# 列出本地所有镜像
docker images# 查看镜像详细信息
docker inspect ubuntu:22.04# 查看镜像构建历史
docker history my-image

6.2 删除镜像

# 删除指定镜像
docker rmi my-image# 删除所有未使用的镜像
docker image prune -a

6.3 导出与导入镜像

# 导出镜像为 tar 文件
docker save -o my-image.tar my-image# 从 tar 文件导入镜像
docker load -i my-image.tar

7 总结

Docker镜像是容器化技术的基石，理解其核心概念和工作原理对于高效使用Docker至关重要。