注：以下博文來源於我的獨立部落格網站：http://www.chenbiaolong.com/，由於原網站是用markdown寫的，複製到這邊格式有點問題。

在本篇博文中將主要介紹docker使用device mapper管理映象的原理。這部分內容我也沒完全搞懂，以下內容主要是通過參考多篇博文總結出的概要。

loop裝置介紹

在類 UNIX 系統裡，loop 裝置是一種偽裝置(pseudo-device)，或者也可以說是模擬裝置。它能使我們像塊裝置一樣訪問一個檔案。
在使用之前，一個 loop 裝置必須要和一個檔案進行連線。這種結合方式給使用者提供了一個替代塊特殊檔案的介面。因此，如果這個檔案包含有一個完整的檔案系統，那麼這個檔案就可以像一個磁碟裝置一樣被 mount 起來。

loop裝置測試例項

1. 首先建立一個 1G 大小的空檔案：

2.對該檔案格式化為 ext4 格式：

用 file 命令檢視下格式化後的檔案型別：

準備將上面的檔案掛載起來：

mount 命令的 -o loop 選項可以將任意一個 loopback 檔案系統掛載。上面的 mount 命令實際等價於下面兩條命令：

因此實際上，mount -o loop 在內部已經預設的將檔案和 /dev/loop0 掛載起來了。然而對於第一種方法(mount -oloop)並不能適用於所有的場景。比如，我們想建立一個硬碟檔案，然後對該檔案進行分割槽，接著掛載其中一個子分割槽，這時就不能用 -oloop 這種方法了。因此必須如下做：

解除安裝掛載點

docker儲存結構分析

docker中映象的layer是通過device mapper thin provisioning（自動精簡配置）模式實現的。
thin provision是在 kernel3.2 中引入的。它主要有以下一些特點：
（1）允許多個虛擬裝置儲存在相同的資料卷中，從而達到共享資料，節省空間的目的；
（2）支援任意深度的快照。之前的實現的效能為O(n)，新的實現通過一個單獨的資料避免了效能隨快照深度的增加而降低。
（3）支援元資料儲存到單獨的裝置上。這樣就可以將元資料放到映象裝置或者更快的SSD上。
thin provisioning模式需要兩個塊裝置，一個儲存data資訊，一個儲存metadata資訊。設定好這兩個塊裝置之後thin provision可以建立一個儲存池（pool）。
具體到docker，docker在/var/lib/docker/devicemapper自動建立兩個稀疏檔案：data檔案（預設100G）和metadata檔案（預設2G）。稀疏檔案只有在真正往裡面存入資料後才會實際佔用磁碟空間。這兩個檔案與2個loop裝置進行連線，一般來說data檔案關聯到/dev/loop0裝置，metadata檔案關聯到/dev/loop1裝置。thin provison通過這兩個裝置建立起一個儲存池。可以通過dmsetup table檢視儲存池資訊

pool的具體資訊如下：

可以通過dmsetup命令具體分析其table格式：

這個儲存池大小為209715200/2/1024/1024=100G，metadata裝置為7：1，在我的電腦中對應/dev/loop1，data裝置為7：0 對應/dev/loop0裝置。128指data_block_size，它代表一次申請的最小磁碟空間，單位為sector（512位元組）。32768是low_water_mark，單位也是sector。當data的實際剩餘空間小於這個值時將會觸發一個dm event。詳細說明請參考官方文件：https://www.kernel.org/doc/Documentation/device-mapper/thin-provisioning.txt

當啟動容器後將會從該儲存池中分配出10G(預設值)空間建立thin volume，用來儲存映象和容器檔案系統的資料。這個過程具體是通過快照(snapshot)實現的。因此同一個映象可以通過快照被多個容器使用，當容器修改映象時，通過copy on write實現映象的修改。
綜合來看，docker的儲存結構如下圖所示

比如建立一個apache容器時devicemapper處理流程如下所示：
1.Create a snapshot of the base device.
2.Mount it and apply the changes in the fedora image.
3.Create a snapshot based on the fedora device.
4.Mount it and apply the changes in the apache image.
5.Create a snapshot based on the apache device.
6.Mount it and use as the root in the new container.
其中base device是所有容器的祖先映象，在docker中可以具體參考setupBaseImage函式。簡單來說base device是一個空的格式化過的裝置，其格式只能為xfs或者ext4，大小預設為10G，在docker server端啟動時可以通過dm.basesize設定。因為base device是所有的容器的共同祖先映象，一旦大小設定，在不重新啟動docker server時docker無法改變其大小（當然也可以自己手動通過device mapper擴充容量，可以參考使用 Device Mapper來改變Docker容器的大小）

總結

目前只對docker如何使用devicemapper有了大致框架的瞭解，具體細節還沒完全搞懂，後面再根據docker原始碼詳細分析。

參考文章