Mohwa Blog

도커 중간 이미지 및 레이어

January 09, 2022

테스트 환경

간단한 Dockerfile 을 생성한다.

FROM, RUN, COPY 명령들이 포함된 Dockerfile 을 생성합니다.

FROM alpine:latest
RUN echo first
COPY ./second.txt .
ADD ./third.txt .
CMD ["echo", "fourth"]

도커 이미지가 생성되는 과정

docker build 명령으로, docker-layers:0.0.1 이미지를 생성합니다.

[root@docker-test docker-layer]# docker build -t docker-layers:0.0.1 .

Sending build context to Docker daemon  4.096kB
Step 1/5 : FROM alpine:latest
latest: Pulling from library/alpine

# 1번
59bf1c3509f3: Pull complete

# 2번
Digest: sha256:21a3deaa0d32a8057914f36584b5288d2e5ecc984380bc0118285c70fa8c9300
Status: Downloaded newer image for alpine:latest

# 3번
 ---> c059bfaa849c
Step 2/5 : RUN echo first

# 4번
 ---> Running in 80441f848a02

# 5번
first

# 6번
Removing intermediate container 80441f848a02

# 7번
 ---> c1ee277ee0b6
Step 3/5 : COPY ./second.txt .
 ---> 13b825a700e2
Step 4/5 : ADD ./third.txt .
 ---> 6b786cea2e12
Step 5/5 : CMD ["echo", "fourth"]
 ---> Running in a30a8b6dc7a0
Removing intermediate container a30a8b6dc7a0
 ---> 6533a93ed3e4

# 8번
Successfully built 6533a93ed3e4
Successfully tagged docker-layers:0.0.1

  1. 59bf1c3509f3: Pull complete

    • alpine:latest 이미지의 중간 이미지입니다.

  2. Digest: sha256:21a3deaa0d32a8057914f36584b5288d2e5ecc984380bc0118285c70fa8c9300

    • 원격 registry 에서 관리되는 alpine:latest 이미지의 digest 값입니다.

      이 값을 통해, 해당 이미지를 pull 할 수 있습니다.

      docker pull alpine@sha256:21a3deaa0d32a8057914f36584b5288d2e5ecc984380bc0118285c70fa8c9300

  3. ---> c059bfaa849c

    • alpine:latest 이미지 아이디입니다.

  4. ---> Running in 80441f848a02

    • RUN 명령을 수행하기위해, 이전에 생성된 alpine:latest 이미지(c059bfaa849c)를 기준으로, 중간 컨테이너(80441f848a02)를 생성합니다.

  5. first

    • 중간 컨테이너에서 RUN 명령을 수행한 결과입니다.

  6. Removing intermediate container 80441f848a02

    • 중간 컨테이너(80441f848a02)를 삭제합니다.

  7. ---> c1ee277ee0b6

    • RUN 명령이 수행된 중간 컨테이너(80441f848a02)를 기준으로, 중간 이미지(c1ee277ee0b6)를 생성합니다.

    • 이때 생성된 중간 이미지는 일종의 스냅샷과 유사합니다.

  8. Successfully built 6533a93ed3e4

    • 8번 이전까지 이 과정이 반복되며, 모든 과정이 끝나면, 생성된 docker-layers:0.0.1 이미지 아이디(6533a93ed3e4)가 출력됩니다.

중간 이미지 확인하기

docker images 명령으로 중간 이미지들을 확인할 수 있습니다.

Intermediate Images
Image Layer1(c059bfaa849c)/5.59MB
FROM alpine:latest
RUN echo first
Intermediate Image Layer2(c1ee277ee0b6)/0B
COPY ./second.txt .
Intermediate Image Layer3(13b825a700e2)/7B
ADD ./third.txt .
Intermediate Image Layer4(6b786cea2e12)/6B
CMD ['echo', 'fourth']
Image Layer5(6533a93ed3e4)/0B
[root@docker-test docker-layer]# docker images -a

REPOSITORY      TAG       IMAGE ID       CREATED       SIZE
<none>          <none>    13b825a700e2   7 hours ago   5.59MB
<none>          <none>    6b786cea2e12   7 hours ago   5.59MB
docker-layers   0.0.1     6533a93ed3e4   7 hours ago   5.59MB
<none>          <none>    c1ee277ee0b6   7 hours ago   5.59MB
alpine          latest    c059bfaa849c   5 weeks ago   5.59MB

생성된 이미지 아이디들은, imagedb 디렉토리에서도 확인하실 수 있습니다.

[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/image/overlay2/imagedb/content/sha256

13b825a700e28b5643ec821757ec0a2b21f0531ec1bdbda6a33c2c8cd7afc4f9
6533a93ed3e44b5cd1a2b915508dfeb99b54660405a33db5fce4593884cb64db
6b786cea2e12553139d13f82ed9edbe3e30825b75b88d31f98eea758ed998e7f
c059bfaa849c4d8e4aecaeb3a10c2d9b3d85f5165c66ad3a4d937758128c4d18
c1ee277ee0b65261920b47bf211c74374706022a65dafc59d268ea17c31adfe5

imagedb 경로에 포함된 overlay2 는 storage driver 이름이며, 이는 docker info 에서 확인할 수 있습니다.

[root@docker-test docker-layer]# docker info

...
Server:
 ...
 Images: 5
 Server Version: 20.10.12
 Storage Driver: overlay2
...

이미지 레이어 확인하기

docker image inspect 명령으로, 이미지 레이어들을 확인할 수 있습니다.

Image Layers
Image Layer3(?)/6B
ADD ./third.txt .
COPY ./second.txt .
Image Layer2(?)/7B
FROM alpine:latest
Image Layer1(8d3ac3489996...)/5.59MB
[root@docker-test sha256]# docker image inspect 6533a93ed3e4

[
    {
        "Id": "sha256:6533a93ed3e44b5cd1a2b915508dfeb99b54660405a33db5fce4593884cb64db",
        ...
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:8d3ac3489996423f53d6087c81180006263b79f206d3fdec9e66f0e27ceb8759",
                "sha256:49825ee4ae566cd81659e8a56f3d87266bcbf8e098d6dfa6ba75b53582fdb64a",
                "sha256:35654cdb06748b1ee3474cd39ce940377b6fa47b657ea6e8f93b1f55c3af94eb"
            ]
        },
    }
]

RootFS.Layers 에 포함된 hash 값들로, 이미지 레이어들의 데이터 디렉토리를 찾을 수 있습니다.

데이터 디렉토리: 이미지 레이어의 데이터가 포함된 디렉토리

[root@docker-test sha256]# ls /var/lib/docker/image/overlay2/layerdb/sha256

0c05e4dd4393920e9ae63e5c784f00084f12ab1414da5decaffb2da1275e1e0a
8d3ac3489996423f53d6087c81180006263b79f206d3fdec9e66f0e27ceb8759
c41ff8f7e1a31f45604ee0f6a1dbda09170df0a56c4054cb96fe81e3d344aa28

위 수행 결과에서, RootFs.Layers 에 포함된 hash 값(8d3ac3489996...)을 찾을 수 있으며, 그 디렉토리안의 cache-id 파일 내용에서는, 데이터 디렉토리를 가리키는 hash 값도 얻을 수 있습니다.

아래 명령으로, 데이터 디렉토리를 가리키는 hash 값을 기억해둡니다.

[root@docker-test sha256]# cat /var/lib/docker/image/overlay2/layerdb/sha256/8d3ac3489996423f53d6087c81180006263b79f206d3fdec9e66f0e27ceb8759/cache-id

d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15

그 다음, 모든 데이터 디렉토리가 존재하는 /var/lib/docker/overlay2 디렉토리로 이동한 후, 디렉토리 목록을 확인합니다.

[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/overlay2
253b78660d4ea67bfd01223dbf2f4b906b3ecf90dff35b21aced33b6c1890580
73a57325ec524749fd13bb0b4e40bb129632cb95b6b8ddd2df535ba35234d55b
73a57325ec524749fd13bb0b4e40bb129632cb95b6b8ddd2df535ba35234d55b-init
backingFsBlockDev
be6b4997511fbdb772a440a7c54fa0fae665261bec886412dffe82ddb3aa8f03
d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15
l

그럼 이전에 기억해둔 hash 값(d1988107ea1...)으로된 디렉토리를 확인할 수 있고, 그 디렉토리안의 diff 디렉토리에서, alpine:latest 이미지의 데이터들을 확인할 수 있었습니다.

[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/overlay2/d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15/diff

bin  dev  etc  home  lib  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys tmp  usr  var

그러나, 8d3ac3489996... hash 값을 제외한 나머지들은 일치하지 않았습니다.

# RootFS.Layers

...
"Layers": [
    "sha256:8d3ac3489996423f53d6087c81180006263b79f206d3fdec9e66f0e27ceb8759",
    "sha256:49825ee4ae566cd81659e8a56f3d87266bcbf8e098d6dfa6ba75b53582fdb64a",
    "sha256:35654cdb06748b1ee3474cd39ce940377b6fa47b657ea6e8f93b1f55c3af94eb"
]
...

# /var/lib/docker/image/overlay2/layerdb/sha256

0c05e4dd4393920e9ae63e5c784f00084f12ab1414da5decaffb2da1275e1e0a
8d3ac3489996423f53d6087c81180006263b79f206d3fdec9e66f0e27ceb8759
c41ff8f7e1a31f45604ee0f6a1dbda09170df0a56c4054cb96fe81e3d344aa28

하지만 0c05e4dd4393..., c41ff8f7e1a3... 디렉토리안의 cache-id 내용으로, /var/lib/docker/overlay2 디렉토리에서, 관련 데이터 디렉토리들을 찾을 순 있었습니다.

Union 파일 시스템

Union 파일 시스템이란? 여러 파일 시스템들을 하나의 파일 시스템으로 합치는 시스템입니다.

도커에서는, 이미지에 포함된 이미지 레이어와, 컨테이너 생성 시, 추가되는 컨테이너 레이어를 Union 파일 시스템을 통해, 하나의 파일 시스템으로 인식하도록 만듭니다.

컨테이너가 생성되면, 이미지에 포함된 모든 이미지 레이어들을 순차적으로 쌓은 후, 가장 위에 R/W 권한을 가진 컨테이너 레이어를 추가합니다.

Union File System
Merged Layer(RW)
third.txt/6B
second.txt/7B
alpine/5.59MB
Image Layers(RO)
Image Layer3(6b786cea2e12)/6B
ADD ./third.txt .
COPY ./second.txt .
Image Layer2(13b825a700e2)/7B
FROM alpine:latest
Image Layer1(c059bfaa849c)/5.59MB
Container Layer(RW)

최종적으로, 이미지 레이어들의 데이터와, 컨테이너 레이어의 데이터가 merged 레이어에 병합되고, 컨테이너가 마운트됩니다.

만약 이미지 레이어와 컨테이너 레이어에 같은 데이터가 있을 경우, 컨테이너 레이어의 데이터가 우선 순위를 갖습니다.

https://media.vlpt.us/images/koo8624/post/ad688850-0c86-4e72-b4bd-c96f677e3c67/overlay_constructs.jpeg

파일 시스템에서, 이미지 레이어, 컨테이너 레이어, merged 레이어 확인해보기

먼저 docker run 명령으로, docker-layer:0.0.1 이미지의 컨테이너를 생성합니다.

[root@docker-test docker-layer]# docker images

REPOSITORY      TAG       IMAGE ID       CREATED       SIZE
docker-layers   0.0.1     6533a93ed3e4   9 hours ago   5.59MB
alpine          latest    c059bfaa849c   5 weeks ago   5.59MB

[root@docker-test docker-layer]# docker run -it 6533a93ed3e4 sh

https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/run/

docker ps 명령으로, 생성된 컨테이너 아이디를 확인합니다.

[root@docker-test overlay2]# docker ps

CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND   CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
03fc5a96eb25   6533a93ed3e4   "sh"      43 seconds ago   Up 42 seconds             musing_cohen

docker inspect 명령으로, Union 파일 시스템의 LowerDir, MergedDir, UpperDir 에 해당하는 디렉토리들을 확인하실 수 있습니다.

[root@docker-test overlay2]# docker inspect 03fc5a96eb25
[
    {
        "Id": "03fc5a96eb2566752e28c732fe0ddd66c66d4757f2de62dac816044e5a0fadc5",
        ...
        "GraphDriver": {
            "Data": {
                "LowerDir": "/var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78095d94b0905d320368a6320bb87ab13772efb4491e046d4c298b-init/diff:/var/lib/docker/overlay2/253b78660d4ea67bfd01223dbf2f4b906b3ecf90dff35b21aced33b6c1890580/diff:/var/lib/docker/overlay2/be6b4997511fbdb772a440a7c54fa0fae665261bec886412dffe82ddb3aa8f03/diff:/var/lib/docker/overlay2/d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15/diff",
                "MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78095d94b0905d320368a6320bb87ab13772efb4491e046d4c298b/merged",
                "UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78095d94b0905d320368a6320bb87ab13772efb4491e046d4c298b/diff",
                "WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78095d94b0905d320368a6320bb87ab13772efb4491e046d4c298b/work"
            },
            "Name": "overlay2"
        },
        ...
  }
]

LowerDir 은 이미지 레이어들의 데이터 디렉토리를 포함합니다.

  • 이 중, /var/lib/docker/overlay2/d1988107ea10.../diff 디렉토리가 alpine:latest 이미지의 데이터 디렉토리를 가리키고있습니다.
[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/overlay2/d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15/diff

bin  dev  etc  home  lib  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var

MergedDir 은 merged 레이어의 데이터 디렉토리를 포함합니다.

  • /var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78.../merged 디렉토리는 merged 레이어의 데이터 디렉토리를 가리키고있습니다.
[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78095d94b0905d320368a6320bb87ab13772efb4491e046d4c298b/merged

bin  etc   lib    mnt  proc  run   second.txt  sys       third.txt  usr
dev  home  media  opt  root  sbin  srv         tmp        var

UpperDir 은 컨테이너 레이어의 데이터 디렉토리를 포함합니다.

  • /var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78.../diff 디렉토리는 컨테이너 레이어의 데이터 디렉토리를 가리키고있습니다.
[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78095d94b0905d320368a6320bb87ab13772efb4491e046d4c298b/diff

이미지 레이어에, 임의의 파일을 추가한 후, 컨테이너 생성해보기

  • alpine:latest 이미지의 데이터 디렉토리에 임의의 test.txt 파일을 추가한 후, 컨테이너를 생성하면,

앞서 말한, Union 파일 시스템 구조로인해, merged 디렉토리에서, 추가된 test.txt 파일을 확인할 수 있습니다.

Union File System
Merged Layer(RW)
third.txt/6B
second.txt/7B
alpine(test.txt...)/5.64MB
Image Layers(RO)
Image Layer3(6b786cea2e12)/6B
ADD ./third.txt .
COPY ./second.txt .
Image Layer2(13b825a700e2)/7B
FROM alpine:latest
Image Layer1(c059bfaa849c)/5.64MB
Container Layer(RW)

기존 merged 디렉토리는, 다음과 같습니다.

test.txt 파일이 존재하지않는다.

[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/overlay2/e4d3050e2b78095d94b0905d320368a6320bb87ab13772efb4491e046d4c298b/merged

bin  etc   lib    mnt  proc  run   second.txt  sys       third.txt  usr
dev  home  media  opt  root  sbin  srv         tmp        var

alpine:latest 이미지의 데이터 디렉토리에 test.txt 파일을 추가합니다.

echo test > /var/lib/docker/overlay2/d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15/diff/test.txt

docker-layers:0.0.1 이미지로 컨테이너를 다시 생성합니다.

docker run -it 6533a93ed3e4 sh

docker ps 명령으로 새로운 컨테이너의 아이디를 확인합니다.

[root@docker-test overlay2]# docker ps

CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND   CREATED         STATUS         PORTS     NAMES
e20f7b593716   6533a93ed3e4   "sh"      6 seconds ago   Up 5 seconds             inspiring_dhawan

docker inspect 명령으로, merged 레이어의 데이터 디렉토리를 확인합니다.

[root@docker-test overlay2]# docker inspect e20f7b593716
[
    {
      ...
      "GraphDriver": {
          "Data": {
              "LowerDir": "/var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3-init/diff:/var/lib/docker/overlay2/253b78660d4ea67bfd01223dbf2f4b906b3ecf90dff35b21aced33b6c1890580/diff:/var/lib/docker/overlay2/be6b4997511fbdb772a440a7c54fa0fae665261bec886412dffe82ddb3aa8f03/diff:/var/lib/docker/overlay2/d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15/diff",
              "MergedDir": "/var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3/merged",
              "UpperDir": "/var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3/diff",
              "WorkDir": "/var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3/work"
          },
          "Name": "overlay2"
      },
      ...
    }
]

merged 디렉토리를 확인하면, alpine:latest 이미지 레이어에 추가된 test.txt 파일을 확인할 수 있습니다.

[root@docker-test ~]# ls /var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3/merged

bin  etc   lib    mnt  proc  run   second.txt  sys       third.txt  usr
dev  home  media  opt  root  sbin  srv         test.txt  tmp        var

추가된 merged 디렉토리는, 컨테이너 중지 시, 삭제됩니다.

docker stop 명령으로 e20f7b593716 컨테이너를 중지합니다.

[root@docker-test overlay2]# docker stop e20f7b593716 && ls /var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3

e20f7b593716
diff  link  lower  work

merged 디렉토리가 삭제되었습니다.

컨테이너가 삭제되면, 컨테이너 레이어 및 merged 디렉토리가 삭제됩니다.

docker rm 명령으로 e20f7b593716 컨테이너를 삭제합니다.

[root@docker-test overlay2]# docker rm -f e20f7b593716 && ls /var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3

e20f7b593716
ls: cannot access /var/lib/docker/overlay2/020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3: No such file or directory
[root@docker-test overlay2]# ls /var/lib/docker/overlay2
253b78660d4ea67bfd01223dbf2f4b906b3ecf90dff35b21aced33b6c1890580
73a57325ec524749fd13bb0b4e40bb129632cb95b6b8ddd2df535ba35234d55b
73a57325ec524749fd13bb0b4e40bb129632cb95b6b8ddd2df535ba35234d55b-init
backingFsBlockDev
be6b4997511fbdb772a440a7c54fa0fae665261bec886412dffe82ddb3aa8f03
d1988107ea10cdd0abd2f8b23dc78e616ef8e5b4c04ae0f81b9f7dd9efc54a15
l

이전에 존재하던, 컨테이너 관련 두 디렉토리가 삭제되었다.

020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3
020d8fd7aa9ec14fc8e6298631afc9a048372d43b23c54e17c93490eda0c22a3-init

이중, 020d8fd7aa9e…-init 은 컨테이너를 초기화를 위한 레이어이다.

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Written by mohwa