Docker 镜像分层机制详解：UnionFS 如何实现高效存储与快速启动
Docker 之所以能够实现轻量、快速启动、环境一致性和可移植性等优势，其核心奥秘在于其独特的镜像分层机制（Image Layering）。这一机制离不开 Linux 内核的 联合文件系统（Union File System，简称 UnionFS） 技术。
理解 Docker 镜像的底层结构和 UnionFS 的工作原理，对于编写高效的 Dockerfile、优化镜像大小和提升容器性能至关重要。
本文将深入解析 Docker 镜像的多层结构，探讨 UnionFS 如何通过“写时复制”（Copy-on-Write, CoW）技术实现高效存储和快速启动，并分析这些特性带来的性能优势。
一、传统文件系统与 Docker 镜像的对比
在传统的操作系统中，文件系统是一个单一的、可写的文件树。任何对文件的修改都直接覆盖原文件。而 Docker 镜像则完全不同。
- 传统文件系统： 扁平、整体，任何修改都会直接改变磁盘上的数据。
- Docker 镜像： 由一系列**只读的层（Layers）**堆叠而成。这些层像乐高积木一样，每层包含文件系统的一部分变化。最底层是基础镜像，其上是各种指令添加或修改的内容。
这种分层结构是 Docker 高效性的基石，它使得镜像的存储、分发和构建都变得极其高效。
二、什么是 UnionFS (Union File System)？
UnionFS 是一种特殊的文件系统，它允许您将多个目录（被称为“分支”或“层”）叠加在一起，但从用户的角度看，它们像一个单一的、合并后的文件系统。当访问文件时，UnionFS 会从最顶部的层开始查找，如果找到，就使用那一层的文件；如果没找到，就向下层查找。
A. “写时复制” (Copy-on-Write, CoW) 机制
UnionFS 的核心是**写时复制（CoW）**机制。它确保了底层只读层的数据完整性，并最大化了层之间的共享。
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读取操作： 当您读取一个文件时，UnionFS 会从最顶部的层开始查找该文件。如果当前层没有，它会继续向下层寻找，直到找到为止。
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写入操作： 当您尝试修改或删除一个只读层中的文件时，UnionFS 不会直接修改原文件。相反：
- 修改文件： 它会将该文件从只读层复制到最上层的可写层（当前容器的读写层）。
- 删除文件： 它会在最上层的可写层创建一个特殊的“白障文件”（whiteout file）&#