layer 元数据
layer 对应镜像层的概念，在 docker 1.10 版本以前，镜像通过一个 graph 结构管理，每一个镜像层都拥有元数据，记录了该层的构建信息以及父镜像层 ID，而最上面的镜像层会多记录一些信息作为整个镜像的元数据。graph 则根据镜像 ID(即最上层的镜像层 ID) 和每个镜像层记录的父镜像层 ID 维护了一个树状的镜像层结构。
在 docker 1.10 版本后，镜像元数据管理巨大的改变之一就是简化了镜像层的元数据，镜像层只包含一个具体的镜像层文件包。用户在 docker 宿主机上下载了某个镜像层之后，docker 会在宿主机上基于镜像层文件包和 image 元数据构建本地的 layer 元数据，包括 diff、parent、size 等。而当 docker 将在宿主机上产生的新的镜像层上传到 registry 时，与新镜像层相关的宿主机上的元数据也不会与镜像层一块打包上传。
Docker 中定义了 Layer 和 RWLayer 两种接口，分别用来定义只读层和可读写层的一些操作，又定义了 roLayer 和 mountedLayer，分别实现了上述两种接口。其中，roLayer 用于描述不可改变的镜像层，mountedLayer 用于描述可读写的容器层。
具体来说，roLayer 存储的内容主要有索引该镜像层的 chainID、该镜像层的校验码 diffID、父镜像层 parent、graphdriver 存储当前镜像层文件的 cacheID、该镜像层的 size 等内容。这些元数据被保存在 /var/lib/docker/image/<graph_driver>/layerdb/sha256/<chainID>/ 文件夹下。
/var/lib/docker/image/<graph_driver>/layerdb/sha256/ 目录下的目录名称都是镜像层的存储索引 chainID：
镜像层的存储索引 chainID 目录下的内容为：
其中 diffID 和 size 可以通过镜像层包计算出来(diff 文件的内容即 diffID，其内容就是 image 元数据中对应层的 diff_id)。chainID 和父镜像层 parent 需要从所属 image 元数据中计算得到。而 cacheID 是在当前 docker 宿主机上随机生成的一个 uuid，在当前的宿主机上，cacheID 与该镜像层一一对应，用于标识并索引 graphdriver 中的镜像层文件：
在 layer 的所有属性中，diffID 采用 SHA256 算法，基于镜像层文件包的内容计算得到。而 chainID 是基于内容存储的索引，它是根据当前层与所有祖先镜像层 diffID 计算出来的，具体算如下：
如果该镜像层是最底层(没有父镜像层)，该层的 diffID 便是 chainID。
该镜像层的 chainID 计算公式为 chainID(n)=SHA256(chain(n-1) diffID(n))，也就是根据父镜像层的 chainID 加上一个空格和当前层的 diffID，再计算 SHA256 校验码。
mountedLayer 存储的内容主要为索引某个容器的可读写层(也叫容器层)的 ID(也对应容器层的 ID)、容器 init 层在 graphdriver 中的ID(initID)、读写层在 graphdriver 中的 ID(mountID) 以及容器层的父层镜像的 chainID(parent)。相关文件位于 /var/lib/docker/image/<graph_driver>/layerdb/mounts/<container_id>/ 目录下。
启动一个容器，查看 /var/lib/docker/image/<graph_driver>/layerdb/mounts/<container_id>/ 目录下的内容：
存储驱动根据操作系统底层的支持提供了针对某种文件系统的初始化操作以及对镜像层的增、删、改、查和差异比较等操作。目前存储系统的接口已经有 aufs、btrfs、devicemapper、voerlay2 等多种。在启动 docker deamon 时可以指定使用的存储驱动，当然指定的驱动必须被底层操作系统支持。下面我们以 aufs 存储驱动为例介绍其工作方式。