Docker最全教程——從理論到實戰（三）

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寫在前面

容器是應用走向雲端之后必然的發展趨勢，因此筆者非常樂於和大家分享我們這段時間對容器的理解、心得和實踐。

本教程持續編寫了2個星期左右並且一直在完善、補充具體的細節和實踐，預計全部完成需要1到2個月的時間。由於編寫的過程中極其費時，並且還需要配合做一些實踐（有些實踐存在一些坑，而且極其費時費事）。因此目前產出的速度已經跟不上發布的速度了，后續的發布節奏會放慢，請大家多多理解和多多包含。

根據目前和大家的交流，筆者針對大家的情況進行了一些修改和補充，希望對大家有所幫助。另外，對於熟悉容器服務的你，也可以參與進來，讓我們一起打造這個系列教程，我們希望能夠多多交流，多多分享，以幫助更多的人。同時，我們也希望得到大家的支持。

前言

內容發出來之后，有部分小伙伴有些疑惑。這里我特別說明下，Docker for windows 指的是docker官方提供的windows的安裝包，並不是指的基於windows鏡像開發。筆者推薦的方式是——在windows上開發和調測，托管到Linux。

Docker持續開發工作流

Docker改變了開發以及產品交付流程，以下是一般情況下的Docker應用程序的內部循環的持續開發工作流，本工作流只關注在開發人員的計算機上進行的開發工作，不包括設置環境等初始步驟，因為這些步驟只需進行一次。

應用程序一般由開發人員自己的服務代碼和附加庫（依賴項）組成，以下是生成 Docker 應用程序時常用的基本步驟，具體如下圖所示：

在本篇教程中，我們以開源框架Magicodes.Admin為例進行講解。

Magicodes.Admin，是心萊科技團隊打造的一套高效率、易擴展、基礎設施強大、代碼生成完備、理念和技術先進的敏捷開發框架，同時也是一套分布式（即將提供微服務架構參考）、跨平台（linux、Docker容器支持）、多終端（包括Android、IOS、H5、小程序、微信公眾號）支持的統一開發框架和解決方案。框架基於.NET Core 2.1、Angular、Ionic、EF Core、ABP和ASP.NET Zero，並在其基礎上進行了封裝和完善，並且編寫了相關的工具（代碼生成）、組件（雲存儲、支付、微信等等）、生成服務。

代碼地址：https://gitee.com/xl_wenqiang/Magicodes.Admin.Core

 

在開始之前，我們先需要准備好相關環境和代碼。比如：

Git clone [e-mail]:xl_wenqiang/Magicodes.Admin.Core.git

相關環境以及前期准備大家可以參閱公眾號”magiccodes“中的教程，這里就不多贅述了。

 

開發

開發過程其實和傳統開發一樣，也就是說，開發Docker 應用的方式與開發非Docker應用的方式類似。二者的主要區別在於，開發 Docker 應用程序時，是在本地環境中的Docker容器中部署和測試，該容器可以是Linux容器或Windows 容器。

 

一般情況下，我們搭建好框架代碼之后，就需要針對需求進行開發，以滿足業務為目的，也就是這個開發過程並沒有什么改變，這里我們假設所有代碼均已就緒，開始下一步。

 

創建Dockerfile

本節內容很多，我們希望大家能夠了解和使用好Dockerfile。

關於dockerfile

雖然我們可以通過docker commit命令來手動創建鏡像，但是通過Dockerfile文件，可以幫助我們自動創建鏡像，並且能夠自定義創建過程。本質上，Dockerfile就是由一系列命令和參數構成的腳本，這些命令應用於基礎鏡像並最終創建一個新的鏡像。它簡化了從頭到尾的構建流程並極大的簡化了部署工作。使用dockerfile構建鏡像有以下好處：

• 像編程一樣構建鏡像，支持分層構建以及緩存；

• 可以快速而精確地重新創建鏡像以便於維護和升級；

• 便於持續集成；

• 可以在任何地方快速構建鏡像

 

Dockerfile指令

我們需要了解一些基本的Dockerfile 指令，Dockerfile 指令為 Docker 引擎提供了創建容器映像所需的步驟。這些指令按順序逐一執行。以下是有關一些基本 Dockerfile 指令的詳細信息。

1.FROM

FROM 指令用於設置在新映像創建過程期間將使用的容器映像。

格式：FROM 

示例：

FROM nginx

FROM microsoft/dotnet:2.1-aspnetcore-runtime

  

2.RUN

RUN 指令指定將要運行並捕獲到新容器映像中的命令。 這些命令包括安裝軟件、創建文件和目錄，以及創建環境配置等。

格式：

RUN ["", "", ""]

RUN

示例：

RUN apt-get update

RUN mkdir -p /usr/src/redis

RUN apt-get update && apt-get install -y libgdiplus

RUN ["apt-get","install","-y","nginx"]

注意：每一個指令都會創建一層，並構成新的鏡像。當運行多個指令時，會產生一些非常臃腫、非常多層的鏡像，不僅僅增加了構建部署的時間，也很容易出錯。因此，在很多情況下，我們可以合並指令並運行，例如：RUN apt-get update && apt-get install -y libgdiplus。在命令過多時，一定要注意格式，比如換行、縮進、注釋等，會讓維護、排障更為容易，這是一個比較好的習慣。使用換行符時，可能會遇到一些問題，具體可以參閱下節的轉義字符。

 

3.COPY

COPY 指令將文件和目錄復制到容器的文件系統。文件和目錄需位於相對於 Dockerfile 的路徑中。

格式：

COPY

如果源或目標包含空格，請將路徑括在方括號和雙引號中。

 

COPY ["", ""]

示例：

COPY . .

COPY nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf

COPY . /usr/share/nginx/html

COPY hom* /mydir/

 

4.ADD

ADD 指令與 COPY 指令非常類似，但它包含更多功能。除了將文件從主機復制到容器映像，ADD 指令還可以使用 URL 規范從遠程位置復制文件。

格式：

ADD<source> <destination>

示例：

ADD https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe /temp/python-3.5.1.exe

此示例會將 Python for Windows下載到容器映像的 c:\temp 目錄。

 

5.WORKDIR

WORKDIR 指令用於為其他 Dockerfile 指令（如 RUN、CMD）設置一個工作目錄，並且還設置用於運行容器映像實例的工作目錄。

格式：

WORKDIR

示例：

WORKDIR /app

 

6.CMD

CMD指令用於設置部署容器映像的實例時要運行的默認命令。例如，如果該容器將承載 NGINX Web 服務器，則 CMD 可能包括用於啟動Web服務器的指令，如 nginx.exe。 如果 Dockerfile 中指定了多個CMD 指令，只會計算最后一個指令。

格式：

CMD ["<executable", "

CMD

示例：

CMD ["c:\\Apache24\\bin\\httpd.exe", "-w"]

CMD c:\\Apache24\\bin\\httpd.exe -w

 

7.ENTRYPOINT

配置容器啟動后執行的命令，並且不可被 docker run 提供的參數覆蓋。每個 Dockerfile 中只能有一個ENTRYPOINT，當指定多個時，只有最后一個起效。

格式：

ENTRYPOINT ["", ""]

示例：

ENTRYPOINT ["dotnet", "Magicodes.Admin.Web.Host.dll"]

 

8.ENV

ENV命令用於設置環境變量。這些變量以”key=value”的形式存在，並可以在容器內被腳本或者程序調用。這個機制給在容器中運行應用帶來了極大的便利。

格式：

ENV==...

示例：

ENV VERSION=1.0 DEBUG=on \

NAME="Magicodes"

 

9.EXPOSE

EXPOSE用來指定端口，使容器內的應用可以通過端口和外界交互。

格式：

EXPOSE

示例：

EXPOSE 80

 

說了這么多，我們可以用下圖來一言以蔽之：

 

轉義字符

在許多情況下，Dockerfile 指令需要跨多個行；這可通過轉義字符完成。 默認 Dockerfile 轉義字符是反斜杠 \。 由於反斜杠在 Windows 中也是一個文件路徑分隔符，這可能導致出現問題。

以下示例顯示使用默認轉義字符跨多個行的單個 RUN 指令。

FROM microsoft/windowsservercore

 

RUN powershell.exe -Command \

$ErrorActionPreference = 'Stop'; \

wget https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe -OutFile c:\python-3.5.1.exe ; \

Start-Process c:\python-3.5.1.exe -ArgumentList '/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1' -Wait ; \

Remove-Item c:\python-3.5.1.exe -Force

 

要修改轉義字符，必須在 Dockerfile 最開始的行上放置一個轉義分析程序指令。 如以下示例所示：

# escape=`

 

FROM microsoft/windowsservercore

 

RUN powershell.exe -Command `

$ErrorActionPreference = 'Stop'; `

wget https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe -OutFile c:\python-3.5.1.exe ; `

Start-Process c:\python-3.5.1.exe -ArgumentList '/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1' -Wait ; `

Remove-Item c:\python-3.5.1.exe -Force

注意，只有兩個值可用作轉義字符：\ 和 ` 。

 

優化

篇幅有限，我們這里只進行簡單講解，后續結合實際案例再進行細說。但是有幾點值得注意的是：

1. 不能忽視dockerfile的優化，通常情況下，我們可以忽略那些細小的優化，但是我們需要知道優化的原理，為什么要優化

2. 不能為了優化而優化。鏡像的構建過程視業務情況情況不同，指令就有多到少的區別，在很多情況下，我們先要以滿足業務目標為准，而不是鏡像層數。如果需要減少鏡像的層數，我們一定要選擇合適的基礎鏡像，或者創建符合我們需要的基礎鏡像。

下面是一些優化的准則：

• 選擇合適的基礎鏡像

  這點相對最為重要。為什么這么說，我們結合現實社會也可以看到，在大部分情況下，一個人一生的成就更多的是看出身。很多情況下，基因和出身決定了你的高度和終點，這點拿到技術層面來說，也是有很大道理的，因此我們需要選擇合適的父母——一個合適的鏡像。

  一個合適的基礎鏡像是指能滿足運行應用所需要的最小的鏡像，理論上是能用小的就不要用大的，能用輕量的就不要用重量級的，能用性能好的就不要用性能差的。這里有時候還需要考慮那些能夠減少我們構建層數的基礎鏡像。

   

• 優化指令順序

  Docker會緩存Dockerfile中尚未更改的所有步驟，但是，如果更改任何指令，將重做其后的所有步驟。也就是指令3有變動，那么4、5、6就會重做。因此，我們需要將最不可能產生更改的指令放在前面，按照這個順序來編寫dockerfile指令。這樣，在構建過程中，就可以節省很多時間。比如，我們可以把WORKDIR、ENV等命令放前面，COPY、ADD放后面。

   

• 合並指令

  前面其實我們提到過這點，甚至還特地講到了轉義字符，其實主要是為此服務。前面我們說到了，每一個指令都會創建一層，並構成新的鏡像。當運行多個指令時，會產生一些非常臃腫、非常多層的鏡像，不僅僅增加了構建部署的時間，也很容易出錯。因此，在很多情況下，我們可以合並指令並運行，例如：RUN apt-get update && apt-get install -y libgdiplus。在命令過多時，一定要注意格式，比如換行、縮進、注釋等，會讓維護、排障更為容易，這是一個比較好的習慣。

   

• 刪除多余文件和清理沒用的中間結果

  這點很易於理解，通常來講，體積更小，部署更快！因此在構建過程中，我們需要清理那些最終不需要的代碼或文件。比如說，臨時文件、源代碼、緩存等等。

    

• 使用 .dockerignore

  .dockerignore文件用於忽略那些鏡像構建時非必須的文件，這些文件可以是開發文檔、日志、其他無用的文件。例如:

說了這么多，其實我們更多的還是需要根據命令的實際執行情況來進行調整。

 

Visual studio和dockerfile

如上所示，要生成自定義鏡像，需為每個自定義鏡像提供一個 Dockerfile。無論是從Visual Studio 自動部署，還是使用 Docker CLI（docker run 和 docker-compose 命令）手動部署，都需為每個要部署的容器提供一個 Dockerfile。如果應用程序只包含一個自定義服務，則只需要一個 Dockerfile。如果應用程序包含多個服務（如在微服務體系結構中），則每個服務都需要一個 Dockerfile。Dockerfile文件需要放在應用程序或服務的根文件夾中。

但是，對於.NET開發人員來說，利用Visual Studio只需單擊幾次鼠標即可完成此任務。如下圖所示：

還可通過在 Visual Studio 中右鍵單擊項目文件，選擇“添加 Docker 項目支持”選項，為新項目或現有項目啟用 Docker 支持：

對項目（如 ASP.NET Web 應用程序或 Web API 服務）應用此操作后，系統會向含有所需配置的項目添加 Dockerfile。

在更多的情況下，筆者建議大家選擇下面的菜單——容器業務流程協調程序支持：

因為會向整個解決方案添加 docker-compose.yml 等文件。整個過程，Visual Studio 代為執行了操作，但是，我們也需要了解 Dockerfile中的內容，否則遇到問題，會抓蝦，哦，是抓瞎。

啟用了之后，我們就可以看到頂部的菜單欄出現了一些便捷操作：

不僅支持一鍵啟動，還能夠調試！！！這對於大部分開發者來說，簡直是天籟之音哈！

接下來，我們以Magicodes.Admin為例。在Magicodes.Admin中，存在多個應用，比如后台服務和后台UI，目前框架中已經提供了多個dockerfile的配置，分別在相應的工程目錄之中。

 

.net core后台服務的dockerfile

文件所在目錄如下所示：

相關指令我在注釋中進行了一一說明，不過，由於Excel的導出在Linux環境需要libgdiplus庫的支持，以設置字體，因此我們需要在dockerfile中配置安裝此庫。同時，我們還推薦使用以下簡化的dockerfile：

其中，包還原、編譯、單元測試運行以及發布等過程我們通過腳本進行了實現，因此在Dockerfile中，命令比較簡單干凈，關鍵是整個過程我們能夠在本地進行更多的自定義——比如執行單元測試並再通過之后才進行部署和推送。當然，使用第一個配置能夠讓我們可以更好地和線上的CI工具配套使用。

注意：這里我們並沒有使用其他web服務器，我們直接在代碼中使用了Kestrel服務器進行托管。

 

 

后台前端應用的dockerfile

文件所在目錄如下所示：

后台前端應用使用nginx web服務器進行托管，同時執行了copy命令復制相關配置、靜態文件和ssl證書。其中nginx.conf的配置如下所示：

關於dockerfile的相關內容，我們先講述到這里，希望大家對此有個全面的了解。如果你有疑問或者建議，歡迎討論交流。

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