层与联合文件系统（UnionFS & Layers）

Docker 镜像和容器使用分层文件系统（Layered Filesystem）和联合文件系统（UnionFS）来管理文件与目录。理解这些机制有助于优化镜像体积、提升构建速度和运行效率。

1. 镜像分层（Image Layers）

• 每条 Dockerfile 指令都会创建一个镜像层（Layer）
• 镜像层是只读的，便于复用和缓存
• 镜像通过叠加层形成最终可运行的文件系统

示例：

FROM ubuntu:20.04
RUN apt-get update
RUN apt-get install -y python3
COPY . /app

生成的镜像层：

1. 基础层：ubuntu:20.04
2. 安装更新层：apt-get update
3. 安装 Python 层
4. 应用代码层：COPY . /app

2. 容器可写层（Container Writable Layer）

• 容器启动时，在镜像之上增加可写层
• 所有对文件系统的修改（创建、删除、修改）都发生在这一层
• 删除容器时，可写层随之销毁，不影响原镜像

3. 联合文件系统（UnionFS）

UnionFS 是 Docker 实现镜像层叠加的核心技术，它将多个只读层和可写层合并呈现为单一文件系统。

常见 UnionFS 类型：

• AUFS（Advanced Multi-Layered Unification Filesystem）
• OverlayFS / Overlay2（目前主流）
• Btrfs / ZFS（部分高级场景）

4. 优势

• 镜像层复用，提高存储效率
• 构建缓存加速镜像构建
• 容器启动速度快，节省磁盘空间
• 易于版本管理和回滚

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掌握 Docker 层与 UnionFS 的原理，将帮助你在构建镜像、优化镜像体积和调试容器时做出更高效的决策。