引言
容器非常神奇。它们允许简朴的进程表现得像虚拟机。在这种优雅的底层是一组模式和实践，终极使统统运作起来。在计划的根本是层。层是存储和分发容器化文件体系内容的基本方式。这种计划既出人意料地简朴，同时又非常强大。在本日的帖子[1]中，我将表明什么是层以及它们的概念性工作原理。
构建分层镜像
创建映像时，通常利用 Dockerfile 来定义容器的内容。它包含一系列命令，比方：
- FROM scratch<br />RUN echo "hello" > /work/message.txt<br />COPY content.txt /work/content.txt<br />RUN rm -rf /work/message.txt<br />
在底层，容器引擎将按顺序执行这些命令，为每个命令创建一个“层”。但真正发生了什么？最简朴的想法是将每个层视为一个目次，此中包含所有修改过的文件。
让我们通过一个大概的实现方法来渐渐相识。
- FROM scratch 表示此容器从无内容开始。这是第一层，它可以用一个空目次表示，比方 /img/layer1。
- 创建第二个目次，/img/layer2，并将 /img/layer1 中的所有内容复制到此中。然后，执行 Dockerfile 中的下一个命令（该命令将文件写入 /work/message.txt）。这些内容被写入到 /img/layer2/work/message.txt。这是第二层。
- 创建第三个目次，/img/layer3，将 img/layer2 中的所有内容复制到此中。下一个 Dockerfile 命令要求将 content.txt 从主机复制到该目次。该文件被写入到 /img/layer3/work/content.txt。这是第三层。
- 最后，创建第四个目次，/img/layer4，将 img/layer3 中的所有内容复制到此中。下一个命令删除了消息文件，img/layer4/work/message.txt。这是第四层。
要共享这些层，最简朴的方法是为每个目次创建一个压缩的 .tar.gz 文件。为了减少总文件大小，任何未修改的来自前一层的数据的文件将被删除。为了清晰地标记文件何时被删除，可以利用“whiteout file”作为占位符。文件只是将 .wh. 作为前缀添加到原始文件名。比方，第四层将用名为 .wh.message.txt 的占位符更换已删除的文件。当层被解压时，任何以 .wh. 开头的文件都可以被删除。
继续我们的例子，压缩文件将包含：
以这种方式构建大量镜像将导致产生许多“layer1”目次。为确保名称唯一性，压缩文件的命名基于内容的择要。这与 Git 的工作方式类似。它的长处在于，可以在下载文件时识别类似的内容，并识别文件的任何损坏。假如内容的择要与文件名不匹配，则文件已损坏。
为了使结果可复现，还需要一个额外的文件——一个表明如何排序层的文件（清单）。清单将识别哪些文件需要下载以及解压它们的顺序。这使得可以重新创建目次结构。它还提供了一个重要的长处：层可以在镜像之间重用和共享。这最小化了本地存储需求。
在实践中，另有更多的优化可用。比方，FROM scratch 的真正含义是没有父层，因此我们的例子现实上是从 layer2 的内容开始的。引擎还可以检察构建中利用的文件，以确定是否需要重新创建层。这是层缓存的底子，它最小化了构建或重新创建层的需求。作为额外的优化，不依赖前一层的层可以利用 COPY --link 指示该层不需要删除或修改前一层的任何文件。这允许压缩层文件与其他步骤并行创建。
Reference [1] Source: https://www.kenmuse.com/blog/understanding-container-image-layers/
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