Sự khác biệt giữa Docker Image và Docker Layer

Trong Docker, hai khái niệm Docker Image và Docker Layer đóng vai trò rất quan trọng để hiểu cách thức Docker hoạt động trong việc đóng gói và triển khai các ứng dụng. Mặc dù chúng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, nhưng vẫn có sự khác biệt rõ ràng về chức năng và vai trò của từng khái niệm. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ sự khác biệt giữa Docker Image và Docker Layer, đồng thời giải thích cách chúng hoạt động cùng nhau để tạo ra môi trường container.

Docker Image là gì?

Docker Image là một tập hợp các tệp và hướng dẫn được Docker sử dụng để tạo ra Docker container. Nó là một bản mẫu (template) chỉ đọc, chứa mọi thứ cần thiết để chạy một ứng dụng, bao gồm hệ điều hành, mã nguồn, các tệp thư viện, biến môi trường, và các cài đặt cần thiết. Docker Image là điểm khởi đầu của mọi Docker container, vì container chính là một instance của image.

Mỗi Docker Image bao gồm:

• Một hệ điều hành tối thiểu: Như Ubuntu, Alpine hoặc CentOS.
• Các tệp thư viện và dependencies: Bao gồm mọi thứ cần thiết để ứng dụng có thể hoạt động.
• Mã nguồn ứng dụng: Đây là phần quan trọng giúp image chứa được các dịch vụ và ứng dụng cụ thể.
• Các cài đặt và biến môi trường: Được định nghĩa trong Dockerfile.

Docker Image là các tệp chỉ đọc. Khi container được khởi động từ một image, Docker tạo ra một layer ghi đè (writeable layer) để chứa dữ liệu và thay đổi trong quá trình hoạt động của container.

Docker Layer là gì?

Docker Layer (Lớp Docker) là một khái niệm liên quan trực tiếp đến Docker Image, vì mỗi Docker Image được tạo thành từ nhiều layer (lớp). Layer là các lớp file system đại diện cho từng phần của Docker Image. Mỗi lệnh trong Dockerfile (chẳng hạn như RUN, COPY, ADD) tạo ra một layer mới. Layer giúp Docker tối ưu hóa quá trình xây dựng image và sử dụng lại dữ liệu.

Các layer có thể là:

• Base Layer (Lớp cơ bản): Là lớp chứa hệ điều hành cơ bản, thường được định nghĩa ở đầu Dockerfile.
• Intermediate Layers (Lớp trung gian): Là các lớp được tạo ra từ mỗi lệnh trong Dockerfile.
• Top Layer (Lớp trên cùng): Là lớp ghi đè (writeable layer) được thêm khi container chạy, cho phép container lưu trữ và thay đổi dữ liệu khi hoạt động.

Các layer được lưu trữ trong hệ thống dưới dạng các tệp chỉ đọc và có thể tái sử dụng. Điều này giúp Docker giảm thiểu dung lượng và thời gian cần thiết để xây dựng các image mới, vì các layer đã tồn tại có thể được dùng lại thay vì phải tạo lại từ đầu.

Mối quan hệ giữa Docker Image và Docker Layer

• Docker Image là tập hợp các Docker Layer: Mỗi Docker Image bao gồm nhiều layer chồng lên nhau. Khi bạn tạo một image mới bằng cách sử dụng Dockerfile, mỗi lệnh trong Dockerfile sẽ tạo ra một layer riêng biệt.
• Các layer của image được lưu trữ dưới dạng chỉ đọc: Khi Docker tạo ra container từ một image, tất cả các layer của image đó được gắn vào container dưới dạng các lớp chỉ đọc. Điều này giúp đảm bảo tính nhất quán cho image, vì các layer không thay đổi trong suốt quá trình hoạt động của container.
• Layer được tái sử dụng: Docker sử dụng lại các layer từ những image trước đó nếu các lệnh trong Dockerfile không thay đổi. Điều này giúp quá trình build image diễn ra nhanh chóng hơn. Ví dụ, nếu bạn chỉ thay đổi một dòng lệnh trong Dockerfile, Docker chỉ xây dựng lại layer mới cho dòng lệnh đó mà không cần tái tạo lại toàn bộ các layer khác.

So sánh Docker Image và Docker Layer

Docker Image

• Bản chất: Docker Image là một thực thể hoàn chỉnh, bao gồm nhiều layer chồng lên nhau. Đây là “mẫu” dùng để khởi tạo các container.
• Chức năng: Image cung cấp môi trường đầy đủ để chạy container, bao gồm hệ điều hành, ứng dụng, và các cấu hình cần thiết.
• Tính toàn vẹn: Docker Image là tệp chỉ đọc, không thay đổi khi container đang chạy.
• Tính tái sử dụng: Docker Image có thể được lưu trữ và phân phối trên Docker Hub hoặc các registry khác để tái sử dụng.

Docker Layer

• Bản chất: Docker Layer là một phần của Docker Image, được tạo ra từ các lệnh trong Dockerfile. Mỗi lệnh tương ứng với một layer mới.
• Chức năng: Mỗi layer chỉ chứa một phần thay đổi so với layer trước đó (incremental), giúp tối ưu hóa việc lưu trữ và tái sử dụng.
• Tính tái sử dụng: Layer có thể được tái sử dụng trong các Docker Image khác nhau nếu chúng có cùng base layer hoặc các lớp tương tự, giúp giảm thời gian build image.
• Tính không thể thay đổi: Các layer là chỉ đọc và không thể thay đổi khi container chạy. Khi container khởi chạy, một lớp ghi đè (writeable layer) được thêm vào để chứa các thay đổi.

Ví dụ minh họa sự tương tác giữa Docker Image và Layer

Giả sử bạn có một Dockerfile như sau:

FROM ubuntu:20.04
COPY . /app
RUN apt-get update && apt-get install -y python3
CMD ["python3", "/app/app.py"]

Trong trường hợp này:

• Lệnh FROM ubuntu:20.04 tạo ra một Base Layer từ image Ubuntu 20.04.
• Lệnh COPY . /app tạo ra một Layer mới chứa các tệp được sao chép vào thư mục /app.
• Lệnh RUN apt-get update && apt-get install -y python3 tạo ra một Layer mới chứa các thay đổi liên quan đến cài đặt Python3.
• Lệnh CMD không tạo layer mới nhưng chỉ định lệnh sẽ được thực thi khi container khởi động.

Mỗi lệnh FROM, COPY, RUN tạo ra một Docker Layer mới. Docker có thể tái sử dụng các layer này trong các build sau nếu không có thay đổi ở các bước tương ứng.

Kết luận

Docker Image là một thực thể hoàn chỉnh và không thay đổi, chứa mọi thứ cần thiết để chạy container. Trong khi đó, Docker Layer là các phần cấu thành của Docker Image, được tạo ra từ mỗi lệnh trong Dockerfile. Docker Layer giúp Docker tối ưu hoá việc lưu trữ và xây dựng image bằng cách cho phép tái sử dụng các phần đã tồn tại. Hiểu rõ sự khác biệt giữa hai khái niệm này sẽ giúp bạn xây dựng và quản lý Docker Image hiệu quả hơn.