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docker2-鏡像原理及創建新的鏡像

本文轉載自   查看原文   2021-06-27 19:46   211    0-Docker

1，鏡像是什么

鏡像是一種輕量級、可執行的獨立軟件包，用來打包軟件運行環境和基於運行環境開發的軟件，它包含運行某個軟件所需的所有內容，包括代碼、運行時、庫、環境變量和配置文件

在docker中所有應用直接打包為鏡像，下載下來就可以直接運行。

2，如何獲取鏡像

  • 從遠程倉庫下載
  • 拷貝
  • 自己制作鏡像DockerFile

3，Docker鏡像基本概念

3.1，UnionFS（聯合文件系統）（Docker鏡像分層）

一種分層、輕量級並且高性能的文件系統，支持對文件系統的修改作為提交並一層層疊加，同時可以將不同目錄掛載到同一虛擬文件系統下（unite several directories into a single virtual filesystem）。Union文件系統是Docker鏡像的基礎，鏡像可以通過分層進行繼承，基於基礎鏡像（無父鏡像），可以制作各種具體的應用鏡像。

特性：一次同時加載多個文件系統，但從外面看來，只能看到一個文件系統；聯合加載會把各層文件系統疊加起來，這樣最終的文件系統會包含所有底層的文件和目錄。

docker分層系統0 docker分層系統1 docker分層系統2

3.2，Docker鏡像底層

在Docker鏡像的最底層是bootfs（boot file system，主要包含bootloader和kernel，bootloader主要引導加載kernel，linux剛啟動時就會加載bootfs文件系統），在bootfs加載完成之后整個內核就在內存中了，內存的使用權已由bootfs轉交給內核，此時系統會卸載bootfs。

roofts（root file system/Base Image），在bootfs之上，包含的就是典型linux系統中的/dev, /proc, /bin, /etc等標准文件和目錄。rootfs就是各種不同的操作系統的發性版，比如ubuntu、centos等。

3.3，為什么Docker鏡像可以很小？

對於一個精簡的docker，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序庫即可。底層會直接使用宿主機（host）的kernel，鏡像只需要提供rootfs，因此可以很小。由此也可看出，不同的linux發行版，bootfs基本是一致的，只是rootfs會有差別，不同的發行版可以公用bootfs。

4，Docker鏡像啟動過程

Docker鏡像都是只讀的，當容器啟動時，一個新的可讀寫層被加載到鏡像的頂層。新增層就是所謂的容器層，容器層之下的都是鏡像層。所有的更改都在容器層中，鏡像層不發生改變。

1、檢測本地是否存在指定的鏡像，不存在就從公有倉庫下載

2、利用鏡像創建並啟動一個容器

3、分配一個文件系統，並在只讀的鏡像層外面掛載一層可讀寫層

4、從宿主主機配置的網橋接口中橋接一個虛擬接口到容器中去

5、從地址池配置一個IP地址給容器

6、執行用戶指定的應用程序

7、執行完畢后終止容器

5，提交容器創建新的鏡像

容器內做了修改后想要保存為新的鏡像：

docker commit -m='提交的容器信息' -a='作者' 容器id 目標鏡像名：tag		#git本地類似

6，Dockerfile創建新的鏡像

Dockerfile就是用來構建docker鏡像的構建文件，是一種命令腳本，通過此腳本可以生成鏡像。

鏡像是分層的，Dockerfile中的每一個命令就是一層。

docker build -f ~(dockerfile) -t ~(image名稱):tag .

'''一個例子'''

'''=======================創建dockerfile文件（名字也可隨意取）並輸入以下內容======================='''
from centos

CMD echo '-----end-----'
CMD /bin/bash

'''=======================docker build構建鏡像======================='''
docker build -f dockerfile -t zhang/centos:01 .

一個問題

'''=======================創建dockerfile文件（名字也可隨意取）並輸入以下內容======================='''
from centos

VOLUME ['volume10', 'volume11']

CMD echo '-----end-----'
CMD /bin/bash

生成后run的時候會報錯
[root@VM-0-11-centos docker-test-volum]# docker: Error response from daemon: OCI runtime create failed: invalid mount {Destination:[volume10, Type:bind Source:/var/lib/docker/volumes/7e8b5576dee6ad0d84ab31848f12b859b6ed4e05408492477308479dcbea20c4/_data Options:[rbind]}: mount destination [volume10, not absolute: unknown.

=============================================解答===========================================
=====第一次嘗試=====
通過dockerfile的 VOLUME 指令可以在鏡像中創建掛載點，這樣只要通過該鏡像創建的容器都有了掛載點。
還有一個區別是，通過 VOLUME 指令創建的掛載點，無法指定主機上對應的目錄，是自動生成的。

VOLUME ['volume10', 'volume11']	這一句的目的是在生成鏡像的同時，在鏡像中創建'volume01', 'volume02'並自動匿名掛載，這里說不是絕對路徑不對，但是改為VOLUME ['/volume10', '/volume11']還是報錯
[root@VM-0-11-centos docker-test-volum]# docker run -it zhang/centos
docker: Error response from daemon: OCI runtime create failed: invalid mount {Destination:[/volume10, Type:bind Source:/var/lib/docker/volumes/fa8716e8e78b1a9af0cfd75ac9476b6fcbecf7178b34d29d390c6ab29f19cfaf/_data Options:[rbind]}: mount destination [/volume10, not absolute: unknown.

7，dockerfile詳解

7.1，使用dockerfile創建鏡像的步驟：

  1. 編寫一個dockerfile文件（構建文件，定義了一切的步驟，源代碼）
  2. docker build構建成為一個鏡像（通過dockerfile構建生成的鏡像，最終發布和運行的產品）
  3. docker run運行鏡像（容器，鏡像運行起來提供服務）
  4. docker push發布鏡像（發布到DockerHub或者其他第三方鏡像倉庫）

7.2，一個dockerhub官方的例子，點到版本號上會發現跳轉到github

docker分層系統2 docker分層系統2

很多官方鏡像都是基礎包，很多功能都沒有，通常需要搭建自己的鏡像。

7.3，dockerfile的一些基本概念

  • Dockerfile由多條指令組成，每條指令在編譯鏡像時完成某些功能

  • 每條指令由指令+參數組成，以逗號分隔

  • 指令使用大寫字母，參數使用小寫字母，#表示注釋

  • 指令從上到下執行，每一條指令都會創建提交一個新的鏡像層(bootfs, rootfs(基礎鏡像centos/tomcat), image(jdk/tomcat...), image)，在run的時候在鏡像的頂層增加可寫容器層(container)形成容器進行運行

    docker分層系統2

7.4，dockerfile常用指令

FROM										#基礎鏡像指令，一切由此開始構建（BASE IMAGE，如：centos）
MAINTAINER									#鏡像是誰寫的，姓名+郵箱
RUN											#鏡像構建時需要運行的命令
ADD											#添加內容（IMAGE，如：emacs，apache，tomcat等）
COPY										#類似ADD，將文件拷貝到鏡像中
WORKDIR										#鏡像的工作目錄（進入鏡像所在的目錄，默認是根目錄/）
VOLUME										#掛載的目錄
EXPOSE										#指定暴露端口
CMD											#指定容器啟動時要運行的命令（如：CMD echo），只有最后一個生效
ENTRYPOINT									#指定容器啟動時要運行的命令，可追加命令（追加命令是直接追加到其后的）
ONBUILD										#當構建一個被繼承 dockerfile，會運行ONBUILD，觸發指令
ENV											#構建時設置環境變量（構建一個鍵值對，常量）

7.5，一些例子（可以如7.2所述，看看別人是怎么寫的）

DockerHub中99%的鏡像都是從FROM scratch開始的，scratch是一個空鏡像，只能用於構建其他鏡像。

'''例子一，為官方的centos鏡像加入vim以及ifconfig命令'''
===========dockerfile文件
FROM centos
MAINTAINER zhang<15009202810@163.com>

ENV MYPATH /usr/local
WORKDIR $MYPATH

RUN yum -y install vim
RUN yum -y install net-tools

EXPOSE 80

CMD echo $MYPATH
CMD echo '----end----'
CMD /bin/bash

===========生成鏡像
docker build -f mydockerfile-centos -t zhang:centos:02 .

===========生成的鏡像
zhang/centos          02        f86b612c2f9e   4 hours ago      295MB

===========運行
root@VM-0-11-centos dockerfile]# docker run -it f86b612c2f9e
[root@03a66e354d06 local]# pwd
/usr/local
[root@03a66e354d06 local]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.17.0.6  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255
        ether 02:42:ac:11:00:06  txqueuelen 0  (Ethernet)
        RX packets 7  bytes 586 (586.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

[root@03a66e354d06 local]# vim

c;?;?
~                                                                                                         ~                                                                               

'''例子二，CMD和ENTRYPOINT的區別'''
'''CMD V1'''
===========dockerfile文件
FROM centos
CMD ["ls","-a"]

===========生成鏡像
docker build -f dockerfile-cmd-test -t cmd-test:01 .

===========生成的鏡像
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
cmd-test              01        09620dfdb9ab   3 seconds ago   209MB

===========運行
docker run 09620dfdb9ab						#可以運行
docker run 09620dfdb9ab -l					#報錯（不追加，相當於運行-l）
docker run 09620dfdb9ab ls -l				#可以運行（CMD最后一個生效，相當於運行ls -l）

'''ENTRYPOINT V1'''
===========dockerfile文件
FROM centos
ENTRYPOINT ["ls","-a"]

===========生成鏡像
docker build -f dockerfile-entropy-test -t entrypoint-test .

===========生成的鏡像
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED              SIZE
entrypoint-test       latest    51d3b39d0e6a   About a minute ago   209MB

===========運行
docker run 09620dfdb9ab						#可以運行
docker run 09620dfdb9ab -l					#可以運行（追加，相當於運行ls -a -l）
docker run 09620dfdb9ab ls -l				#報錯（相當於運行ls -a ls -l）

命名為Dockerfile，在build時不用指定-f，默認就是docker build -f Dockerfile

使用ADD命令添加進來的壓縮包自動解壓縮

'''例子三，制作tomcat鏡像'''
需要准備：
tomcat壓縮包https://tomcat.apache.org/download-90.cgi，apache-tomcat-9.0.48.tar.gz
jdk壓縮包https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk16-downloads.html，jdk-8u291-linux-x64.tar.gz

===========Dockerfile文件
FROM centos
MAINTAINER zhang<15009202810@163.com>

COPY readme.txt /usr/local/readme.txt
ADD jdk-8u291-linux-x64.tar.gz /usr/local/
ADD apache-tomcat-9.0.48.tar.gz /usr/local/

RUN yum -y install vim
ENV MYPATH /usr/local
WORKDIR $MYPATH

ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.8.0_291
ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/dt.jar;$JAVA_HOME/lib/tools.jar
ENV CATALINA_HOME /usr/local/apache-tomcat-9.0.48
ENV CATALINA_BASE /usr/local/apache-tomcat-9.0.48
ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$CATALINA_HOME/lib:$CATALINA_HOME/bin

EXPOSE 8080

CMD /usr/local/apache-tomcat-9.0.48/bin/startup.sh && tail -F /url/local/apache-tomcat-9.0.48/bin/logs/catalina.out

===========生成鏡像
docker build -t zhang/tomcat:01 .

===========生成的鏡像
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
zhang/tomcat          01        39da52a8d285   11 seconds ago   646MB

===========運行
docker run -d -p 9090:8080 --name zhang-tomcat -v /home/tomcat-ceshi/test:/usr/local/apache-tomcat-9.0.48/webapps/test -v /home/tomcat-ceshi/logs:/usr/local/apache-tomcat-9.0.48/logs 39da52a8d285

===========訪問測試
http://analysis1.space:9090/

===========發布項目（由於做了卷掛載，直接在本地編寫項目即可發布）

===========發布鏡像到dockerhub
https://registry.hub.docker.com/       注冊賬號
docker push 名字/鏡像：tag		    	鏡像命名時/前面的部分要與dockerhub用戶名一致（不行就用tag改）
docker tag 39da52a8d285 zhangkaiyu/tomcat

Using default tag: latest
The push refers to repository [docker.io/zhangkaiyu/tomcat]
54200ad49e1d: Pushing [====>                                              ]  4.937MB/60.65MB
c93fb61e83b5: Pushing [========>                                          ]    2.7MB/15.93MB
e186d35963f1: Retrying in 4 seconds 
e32f38ca1f9e: Pushing   2.56kB
2653d992f4ef: Pushing [=>                                                 ]  4.914MB/209.3MB

7.6，python腳本打包為docker鏡像

【入門】Docker練習場

【入門】Docker練習場 詳細操作

docker exec -it 容器id pip install -i 鏡像加速地址 三方庫 		就可以下載文件了

Dockerfile中
ADD ./* / 
才是將當前目錄中所有文件加入dockerfile中
不然生成鏡像后 docker tun -it 鏡像id /bin/bash 運行ls 發現並沒有自己所寫的文件

官方所給的python3鏡像中沒有發現數據文件，好像還是需要自己生成？

7.7，dockerfile命令匯總，詳解，分類及建議

參看：

Docker實戰-編寫Dockerfile

docker之Dockerfile實踐

必看的dockerfile禁忌與建議！

Dockerfile構建鏡像

命令詳解
===========================================================================================================
指令：FROM 
功能描述：設置基礎鏡像，一切由此開始構建
語法：FROM < image>[:< tag> | @< digest>] 
提示：鏡像都是從一個基礎鏡像（操作系統或其他鏡像）生成，可以在一個Dockerfile中添加多條FROM指令
注意：如果忽略tag選項，會使用latest鏡像
===========================================================================================================
指令：MAINTAINER 
功能描述：設置鏡像作者 
語法：MAINTAINER < name>
============================================================================================================
指令：RUN 
功能描述： 
語法：RUN < command> 
          RUN [“executable”,”param1”,”param2”] 
提示：RUN指令會生成容器，在容器中執行腳本，容器使用當前鏡像，腳本指令完成后，Docker Daemon會將該容器提交為一個中間鏡像，供后面的指令使用 
補充：RUN指令第一種方式為shell方式，使用/bin/sh -c < command>運行腳本，可以在其中使用\將腳本分為多行 
          RUN指令第二種方式為exec方式，鏡像中沒有/bin/sh或者要使用其他shell時使用該方式，其不會調用shell命令 
例子：RUN source $HOME/.bashrc;\ 
          echo $HOME

          RUN [“/bin/bash”,”-c”,”echo hello”]

          RUN [“sh”,”-c”,”echo”,”$HOME”] 使用第二種方式調用shell讀取環境變量
============================================================================================================
指令：CMD 
功能描述：設置容器的啟動命令 
語法：CMD [“executable”,”param1”,”param2”] 
          CMD [“param1”,”param2”] 
          CMD < command> 
提示：CMD第一種、第三種方式和RUN類似，第二種方式為ENTRYPOINT參數方式，為entrypoint提供參數列表 
注意：Dockerfile中只能有一條CMD命令，如果寫了多條則最后一條生效
============================================================================================================
指令：LABEL 
功能描述：設置鏡像的標簽 
延伸：鏡像標簽可以通過docker inspect查看 
格式：LABEL < key>=< value> < key>=< value> … 
提示：不同標簽之間通過空格隔開 
注意：每條指令都會生成一個鏡像層，Docker中鏡像最多只能有127層，如果超出Docker Daemon就會報錯，如LABEL ..=.. <假裝這里有個換行> LABEL ..=..合在一起用空格分隔就可以減少鏡像層數量，同樣，可以使用連接符\將腳本分為多行 
          鏡像會繼承基礎鏡像中的標簽，如果存在同名標簽則會覆蓋
============================================================================================================
指令：EXPOSE 
功能描述：設置鏡像暴露端口，記錄容器啟動時監聽哪些端口 
語法：EXPOSE < port> < port> … 
延伸：鏡像暴露端口可以通過docker inspect查看 
提示：容器啟動時，Docker Daemon會掃描鏡像中暴露的端口，如果加入-P參數，Docker Daemon會把鏡像中所有暴露端口導出，並為每個暴露端口分配一個隨機的主機端口（暴露端口是容器監聽端口，主機端口為外部訪問容器的端口） 
注意：EXPOSE只設置暴露端口並不導出端口，只有啟動容器時使用-P/-p才導出端口，這個時候才能通過外部訪問容器提供的服務
============================================================================================================
指令：ENV 
功能描述：設置鏡像中的環境變量 
語法：ENV < key>=< value>…|< key> < value> 
注意：環境變量在整個編譯周期都有效，第一種方式可設置多個環境變量，第二種方式只設置一個環境變量 
提示：通過${變量名}或者 $變量名使用變量，使用方式${變量名}時可以用${變量名:-default} ${變量名:+cover}設定默認值或者覆蓋值 
          ENV設置的變量值在整個編譯過程中總是保持不變的
============================================================================================================
指令：ADD 
功能描述：復制文件到鏡像中 
語法：ADD < src>… < dest>|[“< src>”,… “< dest>”] 
注意：當路徑中有空格時，需要使用第二種方式 
          當src為文件或目錄時，Docker Daemon會從編譯目錄尋找這些文件或目錄，而dest為鏡像中的絕對路徑或者相對於WORKDIR的路徑 
提示：src為目錄時，復制目錄中所有內容，包括文件系統的元數據，但不包括目錄本身 
          src為壓縮文件，並且壓縮方式為gzip,bzip2或xz時，指令會將其解壓為目錄 
          如果src為文件，則復制文件和元數據 
          如果dest不存在，指令會自動創建dest和缺失的上級目錄
============================================================================================================
指令：COPY 
功能描述：復制文件到鏡像中 
語法：COPY < src>… < dest>|[“< src>”,… “< dest>”] 
提示：指令邏輯和ADD十分相似，同樣Docker Daemon會從編譯目錄尋找文件或目錄，dest為鏡像中的絕對路徑或者相對於WORKDIR的路徑
============================================================================================================
指令：ENTRYPOINT 
功能描述：設置容器的入口程序 
語法：ENTRYPOINT [“executable”,”param1”,”param2”] 
          ENTRYPOINT command param1 param2（shell方式） 
提示：入口程序是容器啟動時執行的程序，docker run中最后的命令將作為參數傳遞給入口程序 
          入口程序有兩種格式：exec、shell，其中shell使用/bin/sh -c運行入口程序，此時入口程序不能接收信號量 
          當Dockerfile有多條ENTRYPOINT時只有最后的ENTRYPOINT指令生效 
          如果使用腳本作為入口程序，需要保證腳本的最后一個程序能夠接收信號量，可以在腳本最后使用exec或gosu啟動傳入腳本的命令 
注意：通過shell方式啟動入口程序時，會忽略CMD指令和docker run中的參數 
          為了保證容器能夠接受docker stop發送的信號量，需要通過exec啟動程序；如果沒有加入exec命令，則在啟動容器時容器會出現兩個進程，並且使用docker stop命令容器無法正常退出（無法接受SIGTERM信號），超時后docker stop發送SIGKILL，強制停止容器 
例子：FROM ubuntu <換行> ENTRYPOINT exec top -b
============================================================================================================
指令：VOLUME 
功能描述：設置容器的掛載點 
語法：VOLUME [“/data”] 
          VOLUME /data1 /data2 
提示：啟動容器時，Docker Daemon會新建掛載點，並用鏡像中的數據初始化掛載點，可以將主機目錄或數據卷容器掛載到這些掛載點
============================================================================================================
指令：USER 
功能描述：設置RUN CMD ENTRYPOINT的用戶名或UID 
語法：USER < name>
============================================================================================================
指令：WORKDIR 
功能描述：設置RUN CMD ENTRYPOINT ADD COPY指令的工作目錄 
語法：WORKDIR < Path> 
提示：如果工作目錄不存在，則Docker Daemon會自動創建 
          Dockerfile中多個地方都可以調用WORKDIR，如果后面跟的是相對位置，則會跟在上條WORKDIR指定路徑后（如WORKDIR /A   WORKDIR B   WORKDIR C，最終路徑為/A/B/C）
============================================================================================================
指令：ARG 
功能描述：設置編譯變量 
語法：ARG < name>[=< defaultValue>] 
注意：ARG從定義它的地方開始生效而不是調用的地方，在ARG之前調用編譯變量總為空，在編譯鏡像時，可以通過docker build –build-arg < var>=< value>設置變量，如果var沒有通過ARG定義則Daemon會報錯 
          可以使用ENV或ARG設置RUN使用的變量，如果同名則ENV定義的值會覆蓋ARG定義的值，與ENV不同，ARG的變量值在編譯過程中是可變的，會對比使用編譯緩存造成影響（ARG值不同則編譯過程也不同） 
例子：ARG CONT_IMAG_VER <換行> RUN echo $CONT_IMG_VER 
          ARG CONT_IMAG_VER <換行> RUN echo hello 
          當編譯時給ARG變量賦值hello，則兩個Dockerfile可以使用相同的中間鏡像，如果不為hello，則不能使用同一個中間鏡像
============================================================================================================
指令：ONBUILD 
功能描述：設置自徑想的編譯鈎子指令 
語法：ONBUILD [INSTRUCTION] 
提示：從該鏡像生成子鏡像，在子鏡像的編譯過程中，首先會執行父鏡像中的ONBUILD指令，所有編譯指令都可以成為鈎子指令

ONBUILD流程
1，編譯時，讀取所有ONBUILD鏡像並記錄下來，在當前編譯過程中不執行指令
2，生成鏡像時將所有ONBUILD指令記錄在鏡像的配置文件OnBuild關鍵字中
3，子鏡像在執行FROM指令時會讀取基礎鏡像中的ONBUILD指令並順序執行，如果執行過程中失敗則編譯中斷；當所有ONBUILD執行成功后開始執行子鏡像中的指令
4，子鏡像不會繼承基礎鏡像中的ONBUILD指令
============================================================================================================
指令：STOPSIGNAL 
功能描述：設置容器退出時，Docker Daemon向容器發送的信號量 
語法：STOPSIGNAL signal 
提示：信號量可以是數字或者信號量的名字，如9或者SIGKILL，信號量的數字說明在Linux系統管理（https://blog.csdn.net/qq_29999343/article/details/78166574）中有簡單介紹


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